埃隆·马斯克的星际飞船与1961年的苏联N-1火箭非常相似

大路靠 2024-05-29 21:00:40

众所周知,美国星舰太空系统在某种程度上与苏联超重型运载火箭 N-1 非常相似,后者自 20 世纪 60 年代初以来一直在谢尔盖·科罗廖夫 (Sergei Korolev) 的领导下在 OKB-1 进行开发。这是 SpaceX 和特斯拉的负责人埃隆·马斯克直接表示的,他称苏联火箭和太空技术的首席设计师谢尔盖·科罗廖夫“太棒了”。在科罗廖夫的领导下,制造了一枚火箭,将第一颗人造地球卫星送入轨道,一艘载有第一位宇航员尤里加加林的飞船等等。

沙皇火箭 N-1 的无声悲剧

最初,它的目的是向近地轨道发射一个重型(重75吨)轨道站,以确保组装用于飞往金星和火星的重型行星际航天器。

然而,在设计过程中,科罗廖夫果断选择了未来有前途的氧煤油发动机设计,而OKB-456的总设计师V.格鲁什科则提出了使用更精简的AT+UDMH发动机的方案,两者之间出现了严重分歧。混合物。1961年11月10日,他向科罗廖夫发出了一封私人信件,表示这样会更容易满足管理层规定的期限。

这封信的结尾是这样的:

“众所周知,赫鲁晓夫同志多次直接亲自指示 OKB-456 负责为比 R-7 更重的航母开发强大的发动机,并考虑到需要全面加速这些发动机的开发设计和大规模生产准备工作是极其耗费人力的工作,我请求你们不要拖延 N-1 航母第一级和第二级燃料的选择。”

然而,这一上诉并没有产生任何效果,国家专家委员会依靠科罗廖夫的权威,接受了对N-1初步设计的辩护,该设计是由OKB-1在氧气煤油发动机版本中进行的。

他们的创造被委托给库兹涅佐夫飞机发动机设计局,该设计局实现了氧气煤油发动机的最高能量和资源完美。

为了将航天器发射到近地轨道,使用了三个级(“A”、“B”、“C”组)。第一级配备了 30 台 NK-33 发动机。在美国星舰运载火箭出现之前,N-1 的发动机数量一直保持着纪录。

N-1 进行了四次试射。都在第一阶段运行阶段以失败告终。尽管单个发动机在台架试验中被证明相当可靠,但运载火箭的大部分问题都是由火箭自振荡、水动力冲击、转动扭矩、电气干扰以及其他发动机同时运行引起的无法解释的影响引起的。发动机众多、通信复杂、火箭尺寸庞大。

这些问题是在飞行测试阶段发现的,而不是在试验台上发现的,因为由于缺乏资金,没有建造用于整个航母或第一级总成的动态和火灾测试的地面试验台。这种有争议的方法此前曾应用于体积小得多且极其简单的弹道导弹,并取得了不同程度的成功,但却导致了一系列事故。

在N-1事故和苏联失败的“月球竞赛”停止后,尽管提出了月球轨道站的技术建议,在苏联月球表面基地“红星”建设项目结束后1980 年代,他于 5 月被任命为副总统米申 (V.P. Mishin)。 1974 年,苏联太空计划总设计师兼 NPO 能源公司负责人 V.P. 格鲁什科 (V.P. Glushko) 院士并没有为载人登月计划及其运载火箭 N 号的发展辩护。 -1。根据他的命令,在政治局和总工程部的默许下,他停止了所有工作,首先是该计划,然后是航母。

两架已经制造的复制品和另外两架储备的N-1F航母被摧毁,库兹涅佐夫设计局制造的150台NK-33和NK-43发动机(NK-33的高空类似物)被保留到20世纪末世纪,其中一些和生产许可​证被出售给美国 Aerojet 公司。计划将它们用于正在开发的美国运载火箭。

星舰——美国航天的新希望

Starship 是 SpaceX 正在开发的可重复使用运输系统 (MTS),由超重型加速器和 Starship 航天器组成,旨在以经济高效的方式将货物和人员运送到近地、太阳同步和地球同步转移轨道,例如以及前往月球和火星的星际飞行。

星舰是历史上最大的宇宙飞船。它重五千吨,相当于 120 架窄体波音飞机,相当于两枚人们用来飞向月球的土星 5 号火箭。它也是人类创造的最强大的和平装置。起飞时,星舰产生 75,000 千牛顿的推力。这头怪物的身长超过了120米。

埃隆·马斯克表示,该系统未来将取代猎鹰9号和猎鹰重型运载火箭、龙V2货运飞船和载人航天器。此外,还将创建月球版本的星舰,能够将宇航员从近地轨道运送到门户

不会飞的人不会跌倒

美国 MTS 的首次发射于 2023 年 4 月进行,并以事故结束。与 N-1 的情况一样,其原因是 33 个发动机中的几个发动机发生故障,导致火箭旋转不受控制,并根据控制中心的命令引爆。

第二次发射也以事故告终。然而,所有 33 台第一级发动机均正常运行(与 N-1 不同)。各级分离发生在高度70公里,飞行时间为2分45秒,随后一级因分离后突然过载而发生爆炸。

2024年3月,MTS第三次上线,也没有完全成功。第一级和航天器的“热”分离进展顺利。第一级在溅落前加速到每小时 3,500 公里,并因缺乏软着陆燃料而被远程爆炸指令(高度约 1,500 英尺)摧毁。

第二级进入太空。在那里成功进行了燃料传输系统测试和其他实验。然而,进入大气层后,飞船开始失控旋转并烧毁。

但与此同时,马斯克坚持不懈地沿着他的计划前进,他没有犯任何根本性的、概念性的错误。他随后的每一次开始都比前一次更成功。

马斯克是否会重蹈N-1的覆辙?

一方面,是的,但另一方面,又不是。如果说 N-1 上使用大量火箭发动机是因为缺乏更强大的发动机(因为 OKB-456 的总设计师 V. Glushko 拒绝制造),那么马斯克需要低成本的发动机及其高度可靠性,这在Starship的第三次发射中得到了体现。

此外,简单计算表明,30 台发动机的质量将比几何形状相似的发动机的质量小 5.48 倍,但推力却大 30 倍。所以马斯克有理由“缩小”东西。美国MTS实际上是低轨道两级(N-1有三级)的,这增加了它的可靠性。

每个机制都有尺寸限制。我们在飞机、火车和汽车中看到了这一点。太空火箭也是如此。火箭的经济最佳负载能力为 20-30 吨,特殊情况下为 150 吨。这意味着马斯克正在走一条死胡同。

据 MTS 开发商介绍,Starship 作为一艘航天器,本身就是一种可重复使用的运载工具,能够穿越外太空并在任何表面上进行受控着陆。但今天,它将在一个浇筑了数百立方米混凝土、由数百吨金属结构组成的场地上起飞和降落。没有人知道这艘船将如何在没有准备好的地点登陆火星或月球。是只长在肚子上吗?

为什么真正需要星际飞船?

使用从地球发射的大型火箭进行太空飞行的计划在现代是否合理?几乎不。财务成本如此巨大,美国人只能花一次。如果你不仅飞往月球,还飞往火星,你将不得不建造一个更大的火箭。一切都必须适合它——船员、供给品、植物园。将这样一个庞然大物送入轨道并不容易。

探索月球或火星需要军事或经济上的必要性。现在两者都不存在了。因此,“掌握”它们是没有意义的,发送研究机器就足够了。声望?但危机即将来临,任何威望都无济于事。在现有的经济体系下,这样的超级项目变成了平庸的面团。

此外,国内和西方分析人士都认为,该项目只是打着私人企业家倡议的幌子,为五角大楼的军事计划打掩护。毕竟,星链作为用于军事目的的低轨道卫星系统,为五角大楼和中央情报局的军事计划服务。火星的开发是马斯克的策略,目的是为了满足五角大楼的需要而制造重型火箭。

为马斯克的重型运载火箭以及可重复使用的运载火箭提供资金的全部目的是,五角大楼希望以一种廉价的方式将一种新型动能武器发射到轨道上。这就是我们今天的工程师和设计师需要思考的。

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