【原创文章】怼一怼,那个军事媒体不应该犯的航天知识错误

作者说

上周军武次位面说要在9月7日上线的飞天之箭2.0讲述SpaceX的故事的时候,作为一个曾经的军武次位面微信公众号的文章作者我就有点慌,实在是因为近期军武做的视频中错误太多。结果昨天看完后特别无语,错误实在是太多了,有些甚至稍微查一下资料就能避免的,为了避免这些错误和误区以讹传讹,实在忍不住的我决定指正和辟谣。

本文作者:Saturn V,已经为其开启独立打赏账户

被怼视频

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首先是挑战者号升空73秒的“爆炸”问题,
事实上,挑战者号根本没有爆炸其解体的原因是推力不均匀后气动压力造成的。这点美国众议院的调查报告上写的清清楚楚,世界地理杂志甚至把这个排到了挑战者号事故5大误区之首。

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之所以很多人会误认为爆炸,是因为大量没有用的液氢和液氧在燃料箱被撕裂后发生化学反应产生了火球。事实上在火球产生后航天飞机轨道器又接着往上飞了一会直到机身无法承受巨大的空气阻力而解体,在下图这张经典的照片中可以很明显看到。

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在太空载具返回的隔热上,军武次位面可谓错的不能再错,尤其是在航天飞机轨道器的返回上。首先空气是不会燃烧的,燃烧的是氧气,在大气层边缘氧气已经很稀薄,根本烧不起来。返回载具看到的像火一样的红色光芒其实是等离子体,及由于注入能量过大而被电离了的空气。虽说本质上火也是等离子体,但这和空气燃烧的区别可大了去了,等离子体的高温高压是远超火焰的。

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航天飞机轨道器的隔热设计其实比飞船式返回的温度要低。航天飞机虽然大但并不是所有的地方都用的同一种隔热材料,只有机鼻,机翼前端和机尾才需要最好的隔热材料,通过美国海军飞机拍摄的轨道器再入红外照片便可一目了然。且由于轨道器降落的时候是走的S字型,一次只有一边机翼受热,不管是在方便热量分散还是在乘坐舒适度上都要远超飞船式的返回舱。

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更为无语的是机翼上有一片隔热瓦被撞坏是什么鬼?

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轨道器机翼前端用的不是隔热瓦,而是用强化碳-碳复合材料建造的导热系数反而偏高的机翼面板。这些面板最薄处仅6.4毫米最厚处也仅12.7毫米,因此很容易在外力作用下发射破裂,结果便是燃料箱泡沫在机翼前端的一个面板上砸出了一个洞。哥伦比亚号解体的原因也不是隔热系统因为这个洞而崩溃,而是因为这个洞造成了左右阻力不均,为了飞Z字型的轨道飞控电脑过度矫正导致被应力解体。关于航天飞机具体隔热设计可以看往期文章:下一站,火星(下)

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美国要实惠不要面子更是大错特错。俄罗斯给外国人乘坐联盟的开价一点也不实惠,且还因为垄断每年都在不断涨价。更不用说引用某位曾经飞过联盟和航天飞机的宇航员的话,坐联盟是和2个人挤着坐过山车,坐航天飞机是和6个人分享超大型房车旅行。

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俄罗斯对NASA的要价已经到了丧心病狂的程度,以至于2018年每个座位要价涨到了8100万美金,而航天飞机平均每次发射4.5亿美金,这还是发射7个人外加各种货物的价格,我是看不出来哪里实惠。

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采用了联盟飞船为美国发射航天员的报价涨势图

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美国自研的新一批商业飞船和老联盟的报价对比

我是觉得军武次位面是不是对发射报价的理解有什么错误?整片对各个发射公司报价的描述都有很大的问题。你说ULA发射的火箭费用,配图却是另外一个公司诺格的安塔瑞斯火箭也就算了,这费用也和实际差别太大了吧?

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ULA的发射费用虽然贵,但还没贵到那份上,且根据载荷不同轨道不同所用火箭也不同,其发射费用有非常大的起伏。举例而言由最小的宇宙神5号401构型发射的TDRS-M通讯卫星,总共花费了NASA大约1亿3千2百万美金,大约为视频中所说的三分之一。更不用提这个费用包括载荷整合,数据传输引导服务等多余费用,哪怕ULA不要任何利润也远超ULA发射一枚火箭的费用。

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哪怕换成ULA最贵的载具重型德尔塔4号,按照ULA的CEO在推特上所言,发射价格也是3.5亿美金,和4亿美金也差了5千万之多。ULA之所以发射价格贵除去自身因素外,还一个因素是自身火箭性能好经常接深空探测任务,比如上个月发射的帕克太阳探测器,现阶段就只有重型德尔塔4号可以发射。具体原因详见往期文章:SpaceX(还)不能射的东西。深空探测任务本身价格就高,自然会显得ULA的发射更贵,这也是ULA现在已经很少参与商业发射竞争的原因之一。

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同样在SpaceX这边的报价,军武次位面也错的很离谱。猎鹰9虽然有基础报价6千2百万美金,但实际上根据载荷不同轨道不同还要收取额外的费用,和ULA一样实际上下浮动很大,这还没有提到两家火箭不同造成的发射保险费用的不同。羊毛出在羊身上,这些额外价格最终都会由购买发射的一方买单,而商业竞争上是不可能透露出自己的底牌的。

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军武所说的1.3亿美金其实是NASA给SpaceX为国际空间站送货付的单次价格。先不说这个价格算上了龙飞船的费用,就这么计算发射价格也不对,因为NASA买SpaceX的“快递”服务不是一次一次买,而是按照批次购买。举例而言按照NASA官网给出的数据,第一批次购买遍直接买了12次货运服务价值16亿美金,除一下的确差不多1.3亿美金一次,但注意这是2008年签的合同,猎鹰9在2010年才首飞,显然这16亿美金中包含了一部分猎鹰9和龙飞船的研发费用,并不全是发射价格

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然后便是重型猎鹰的问题,我是不知道这个“简陋的升级模式”从何而来。重型猎鹰的芯级并不和猎鹰9通用,且采用三个第一级并联的方式增加运力SpaceX也不是第一个,前文中提到的重型德尔塔4号便是。且若两捆一都是简陋,那采用四捆一的诸多火箭又怎么说呢?

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至于多引擎并联又鞭尸N-1,我已经不想吐槽了。详情请看往期文章:N-1火箭到底发生了什么?为什么重型猎鹰成功了,他却炸平了发射台?。失败的核心并不是多引擎而是苏联急于求成,超重且没有充足测试以及控制程序Bug等问题,和Nk-15引擎没有任何关系,更不是因为造不出来F-1那样的大推力引擎。Nk-15有着远胜于F-1的比冲和推重比,N-1火箭第一级整体推力更远高于土星5号第一级。

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梅林引擎小嘛?我不觉得。世界上最小的入轨火箭SS-520-5直径才0.52米,还没有梅林-1D的喷口直径1.25米大。更不用说梅林-1D有着世界上所有火箭引擎中最高的推重比高达180比1,新的Block 5的梅林-1D+预估的推重比会超过200,“小”的梅林引擎大幅度节省了净重,结果便是猎鹰9号有着非常高的干质比,节省燃料消耗。

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美国登月完没有下文?实际上“下文”简直不要太多,且和阿波罗计划的短期月球科考不同,是月球长期驻留甚至建立永久基地的计划。航天飞机计划的核心便是建立起一个在太空和地球之间的穿梭巴士,所以才叫Space Shuttle是一个太空梭,本质上仍是为了进行长期和更远的深空探索。NASA在挑战者号事故后在1989年进行的对于未来的规划研究,常说的“90天报告”中更有详细的探月登月计划,详细到连具体月面飞船的设计都有。

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任务架构设计

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月面基地设计

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甚至还有登月飞船设计。不能说因为种种因素造就这些“下文”没能实施就称之为没有下文,计划赶不上变化,但不等于没有计划。这也引出了我认为军武次位面的视频最大的错误,阻挡太空探索以及BFR登月计划的实施最大敌人恰好不是钱。什么因为登月成功了所以就没必要拨款后续了更完全在胡说,看一下NASA经费占联邦经费百分比便可知:

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NASA经费早在人类第一次踏上月球前便已经开始大幅度下降,同样哪怕有航天飞机的研发,最后一次登月后经费占比也在下降,其下降幅度反而比登月期间幅度更缓。的确冷战打败苏联的目的已经达到,但登月引发了大量年轻人对太空火箭的兴趣,探索依然是首要目标,那就还有拨款的必要。

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且根据现在NASA经费的预估,只跟随通货膨胀增常,以国际空间站2024年交由私人企业运营计算,NASA也有足够的经费完成预计的火星任务。哪怕国际空间站推迟到2028年,也只是会在2020-2028年这个时间段内略微超支,并不影响2030年后的火星短期滞留和长期科考,甚至还能有冗余资金。

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真要说现在登陆火星面临的挑战是什么,很多都和资金没有直接关系,更多的是宇航员本身。比如6个月失重环境下的人体,长时间与世隔绝的心理变化,甚至说最短3年任务时长宇航员所穿的衣服等等

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最后是关于BFR,我其实是很无语的。首先这个视频是ITS不是BFR,BFR采用的是飞船尾部的小三角翼设计而非ITS的两侧凸出设计,两者在大小,粗细上也有明显差别,下图最右侧为ITS,右侧第二才是SpaceX现在正在研发中的BFR。

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同样让BFR登陆火星的任务架构比NASA的便宜好几万分之一的原因也不是啥荒唐的一次多运人,和SpaceX自行生产关键部件。猎鹰9号的全部部件都是SpaceX自行生产,没有什么关键不关键之说。BFR登陆火星和NASA火星计划的根本区别在于前者是单程票后者是往返票,BFR只携带单程燃料,返程燃料就地取材,利用火星大气的二氧化碳和冰生产甲烷和氧气(及下图中的ISRU部分)。这种单程接力棒式的设计理念可以追溯到1996出版的经典著作“火星直击”,BFR甚至可以说是结合了现代科技改进的“火星直击”,详情请见往期文章:火星之路(下)

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终于吐槽完了,我觉得军武次位面作为一个拥有那么多粉丝的公众号,如果打算以科普为名那至少能说的准确一些,就算不能达到尼尔•德•格拉斯•泰森的级别也要起码不要犯那么多低级错误,哪怕看下航天爱好者的往期文章也行啊,既能避免这些错误又可省去自己找资料的痛苦。作为一个写手和一个航天爱好者,我是希望军武次位面能让更多的人了解太空了解太空探索,但若代价只是科普了一大堆错误的信息以讹传讹的话,那我宁可不要。

(全文完)


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