尝试预测SpaceX BFR项目的第四次迭代

在最近的一条推文中, Ilona Mask实际上是以下内容:
顺便说一句,SpaceX不再计划升级第二个Falcon-9阶段以确保可重用性。 相反,加速了BFR的发展。 新设计令人印象深刻! 他确实是违反直觉的。
不幸的是,还没有“彻底的新设计”的技术细节。

自2016年以来,这是第四版BFR设计修订版(以前称为ITS)。 在此之前,火箭的直径和Raptor的参数在2017年有所减少,并在第二阶段开发了气动舵(又名BFS),于2018年问世。现在有什么变化? 这些变化是否违反直觉? 尝试回答切出的第一个问题,而第二个问题的答案,我们将在一段时间后发现。

摩尔完成了他的工作


马斯克一再证明,对他而言,即使是最美丽的技术,也仅是达到目的的一种手段(多行星人类或占领美国发射市场-自行决定)。 Faolcon-1被击中了刀(鉴于纳米卫星的兴起,这并不是没有什么希望),Dragon-2火箭着陆,将燃料转移到Falcon-Heavy,营救了第二阶段的Falcon。 现在,看来该辞职了,使用Falcon-9上的第一阶段营救方法。


更确切地讲,实际降落在其发动机上的导弹可能会保留下来。 但是,进入大气之前的制动似乎仍将保留在猎鹰的过去。 让我提醒您,Entry Burn是对进入大气层时第一阶段破坏的回应。 这仅是为了火星飞行任务,有必要开始开发能够从高超音速飞行产生气动阻力的第二阶段。 显然,它的工作正在顺利进行-明年计划开始第二阶段的跳车测试,碳纤维结构的生产已经启动。 但是只有到第二阶段,才需要第一阶段,它大约是第二阶段,而下令绕月飞行的日本人极有可能希望尽快行动。 是的,SLS至少即将完成,并且有必要超车以增加以支持BFR的方式关闭SLS的机会。



然后出现了一个问题,为什么要第一步? BFR原型机原本应该进行私人登月任务,到目前为止,它是在大气猛禽上建造的(他们没有时间完成真空猛禽),并且具有约5-7 km / s的非常好的Ve三角洲。 因此,至少让他暂时从事第一步工作! 起始重量的减少可以通过在进入大气之前没有制动来补偿。 现在,舞台可以在大气中放慢速度,只有在登陆驳船上时才储备燃料。 甚至搬到飞机降落。 但是开始的第二阶段甚至可以是带有Dragon-2的Falcon-9的第二阶段。



根据去年的介绍,第二级BFR面罩(又名BFS)的干重应为85吨,燃料质量为1100吨。 总重量与干重之比为13.9,虽然Falcon-9的第一阶段的此参数为20,这是相当不错的。但是Falcon-9必须在进入大气之前花费燃料进行制动,并且BFS具有热保护功能。 根据同一报告,在近地轨道上满载150吨有效载荷的BFS将具有6 km / s的变化量。 我们的船将不得不使用大气发动机从水面加速,但是根据Tsiolkovsky公式进行的重新计算在120吨有效载荷下可产生6.45 km / s的变化量,不包括空气动力和重力损失。 考虑到它们,我们减去1.5 km / s。



如此,我们有120吨,分散到5.95 km / s。 借助特定的真空“梅林”脉冲和100吨燃油,我们的增量为6.09 km / s。 猎鹰第二阶段的干重在5吨以内,我们在Dragon-2拥有超过15吨的重量,并且储备量接近1 km / s。 实际上,我们获得的负载能力略高于Falcon-Heavy的一次性版本,但具有一级保存能力。 我认为这是合乎逻辑的一步。

接下来是什么?


当然,上述解决方案总体上是姑息治疗,旨在以最小的成本实现特定的目标(乘月球飞行),同时保持实现相同火星的现代化可能性。 您仍然可以使用制动脉冲将已经传统的SpaceX降落到第一阶段。 您可以使用通用动力公司提出的旧Triamic Twins项目作为未来Shuttle的概念。 但是,最有趣的选择是利用ULA的“发誓的朋友”取得的成就来发展经济。



在最初的项目中,“面具”应该使用从地球发射的油轮加油。 但是从重力井的意义上讲,月球更容易接近,上面有水可以产生氢和氧。 将Raptor升级为氢,或从头开始创建氢原子而不是甲烷,似乎并不妙。 最后,BlueO成功地完成了第二项任务。 此外,火星上也有水。


从第一阶段的全火箭着陆过渡到空气动力学的有趣结果是,进入低地球轨道所需的第二阶段的速度增量减小了。 因此,在上述示例中,此增量每秒略大于2公里。 同时,星际运输系统的概念最初是基于这样一个事实,即在保存第一阶段时,发动机需要具有6至7 km / s的变化量,这使得该阶段可以在轨道上重新装填并沿着快速轨迹飞向火星。 但是,由于第一阶段和第二阶段的分离速度更高,您要么必须降低船速的最大可能增量,要么使用未完全开发的油箱进入IEO,这进一步使BFR更加接近ULA项目。

氢行星际船总质量为120吨,在第一阶段以相同的5.95 km / s的速度散布,仅花费45吨燃料即可到达NOU。 补充废料后,他将能够增加3.85 km / s,最终质量为50吨。 这不是Ilon承诺的以+6 km / s的速度传输85吨+ 150吨,但是从地球开始时系统的初始质量仅为1305吨,而“旧” BFR约为5000吨。 不幸的是,从火星到地球的成功只有约35吨的最终质量。 总共有20吨PN,我们在离开家之前就留在了火星上。 因此,PN几乎要少8倍,火箭要少5倍。 增益不明显。 除非我们考虑到油轮,否则不会引起注意。 BFR需要6枚,但我们的“不太大”的火箭只需要1枚。因为我们改用氢气并牺牲了飞往火星的飞行速度。

我再说一遍,以上仅是发展星际运输系统项目的假设情景。 SpaceX时间将确切显示出什么。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN430290/


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