【原创文章】我本将心向火星,无奈乘客要绕月——SpaceX的2018版BFR曝光,神秘乘客终于揭开面纱

主页君说

SpaceX的BFR是一款非常奇怪的火箭(Big Falcon Rocket,大猎鹰火箭),它隔三岔五就能跟着马斯克登上科技媒体的首页,也被无数网友当成饭后谈资。但航天业界却基本都对这款火箭只字不提,甚至可以说业内少有人把这款火箭当真。纵使如此,马斯克的SpaceX却仍旧年复一年的更新着这个“火星大饼”,每年都有不同的“噱头”支撑这款火箭逐渐成真,今年更是设置了一位乘坐BFR绕月的神秘土豪游客,让媒体和网友们极尽无限遐想。

2018年9月14日,SpaceX官方预告,公司已经签订世界首个乘坐BFR绕月旅行的乘客合同(其实是乘坐BFS),并将在当地时间17日(北京时间18日上午)召开发布会详细公布。

我本将心像火星,无奈乘客要绕月——SpaceX的2018版BFR曝光,神秘乘客终于揭开面纱

(来源:SpaceX官方Twitter)

马斯克没有选择在往年的国际宇航大会(IAC)进行压轴演讲,而是把发布会定在了位于加州SpaceX总部的厂房内部召开。

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发布会现场布置十分有趣,一张硕大的BFR截面图悬挂在墙上,和厂房中的猎鹰9火箭实物形成鲜明对比,让人们充分感受SpaceX下一代火箭的“粗狂身材”(来源:SpaceX)

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(来源:SpaceX)

接下来,近些日子负面新闻缠身的马斯克现身发布会,首先为我们简短展示了一年来BFR的最新变化和进展,BFR的设计从2016年首次公开开始,几乎每年都做一次大幅更新,所以我们首先来一睹2018版BFR的身姿。

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(来源:SpaceX)

1.来自东方的神秘乘客

当然火箭的具体变化我们稍后再讲,我们首先揭示一下这位神秘的土豪乘客究竟是谁:

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(来源:Zozotown)

这位神秘的日本游客是日本线上购物公司Zozotown的创始人前泽友作(Yusaku Maezawa)。1975年11月22日出生的Maezawa Yusaku是日本亿万富翁企业家和艺术收藏家。他于1998年成立了Start Today公司,并于2004年创立了在线时尚零售网站Zozotown。截至2017年5月,他估计福布斯的净资产为36亿美元,是日本第14位富有的人

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金主爸爸坐好了,带你绕月球一圈(来源:SpaceX)

常言道有钱就是任性,前泽友作直接包下了这次环月之旅,发起了“DearMoon”项目(网址:https://dearmoon.earth/),预计邀请6-8名艺术家和他一同前往月球。这段邀请伴随着悠扬的《月光》钢琴曲徐徐展现,BFS飞船环绕月球的壮美景象也在CG模拟下展现出来。在后续的问答环节,有记者直接问前泽友作为这次旅行耗资多少,可惜前泽友作婉言拒绝了这个问题

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有望一同绕月的艺术家类型(来源:SpaceX)

这次旅行究竟耗资几许,留给了网友们无限的遐想空间,但不管怎么说这都算是理想照进现实的一次绝佳机会,这张船票无疑是BFR研发的一针“鸡血”。SpaceX的BFR从2016年公布至今(2016年时称为ITS),虽然屡次登上科技版头条,但耗资甚巨的这款火箭系统在业界一直都是“雷声大雨点儿小”,几乎没有得到过任何像样的外部资助而马斯克在发布会的问答环节也提到了整个BFR的研发费用预计大概需要50亿美元,虽然相对于NASA挥金如土亲儿子”项目(SLS、猎户座、韦伯)已经十分节俭,但仍然不是一笔小数目。

 

2.新的BFR——运力缩水,变化不少

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新版运力又缩水了(来源:SpaceX)

根据今天最新公布的BFR研发情况,新版BFR的运力果然进一步缩水,从原有的150吨可回收运力缩水至不低于100吨近地轨道运力。

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首次明确了加压空间(来源:SpaceX)

55米长度与2017年版本变化不大,而且首次明确了内部加压空间为1000立方米,截至2016年5月,国际空间站目前内部加压空间为932立方米,也就是说,一个BFS可提供的空间就比国际空间站还要宽敞

飞船头部添加了一个可伸缩前翼(Actuated Forward Fins),这个小翼在真空环境是毫无作用的,所以应该只是在再入大气层时才会用于调整和维持飞船姿态,尤其是产生抬头力矩维持飞船的再入攻角

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(来源:SpaceX)

飞船是变化最大的部分,三个尾翼大幅加大(可以对比2017版的下图),其中两个尾翼可以大幅摆动。除此之外,还在尾翼末端布置了可伸缩着陆腿,替代了2017版本中诡异的着陆腿设计。

尾部气动翼面大幅加大加长,观感上更像航天飞机,发动机配置大变,从原有的4台真空版和3台海平面版猛禽混搭变成了统一型号,统一后如何平衡真空环境和大气环境下的工作效率,留待进一步曝光。发动机舱又追加了一圈“裙边”,官方解释为Cargo——货舱,但没有进一步解释,这也是一个很奇怪的设计。

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2017年版本BFS(来源:Reddit)

而这次BFR设计变动上最大的都在气动结构上,其他的关键参数——火箭直径、发动机推力水平、数量,基本构型并没有发生类似于以往的颠覆性变化,可见BFR的设计已经基本定型,或许已经通过PDR(初步设计审查),虽然还需要大量细致的设计和测试工作,但是距离约定中的2019年末BFS悬停实验——2021年首飞——2023年绕月的目标更近了一步。

除此之外,最核心的猛禽发动机,SpaceX特意放出了一段长程试车画面,以表示其进度良好,马斯克在演讲中也表示了十足的信心。

之前曝光的储箱工装也曝光了内部照片:

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(来源:SpaceX)

还演示了一段仿真画面,20分钟的升力体再入着陆过程被10倍加速。

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(来源:SpaceX)

此次绕月过程也被展示出来了,整个任务仅需要一次BFR发射,飞掠一次月球就返回,并不进入绕月轨道,总耗时5天23个小时。除此之外还展示了一些绕月过程的演示动画,以供我们不断遐想。

 

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(来源:SpaceX)

这次的发布会上马斯克心心念的火星似乎让位了,浪漫的月球成了新的主角,但其实并非如此,在BFR前途依旧未卜的时候,尽可能地用各种项目维持它的研发才是当务之急,有金主上门,何乐而不为。但是火星大梦还是要圆,只不过这个故事变的更加曲折和悠长了而已。

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(来源:SpaceX)

3.震惊世界却没人相信的“火星殖民”

这个故事还要从马斯克在2016年的国际宇航大会上公布“火星计划”说起,当时SpaceX为了证明他们的态度,进行了“猛禽”发动机的首次点火测试。很幸运,发动机试车顺利,没有爆炸。

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马斯克知道,在会上如果不拿些真东西出来,ITS这东西根本就没人信(来源:SpaceX)

 

会上首次公布了SpaceX火星计划的“御用座驾”ITS,Interplanetary Transport System,当时称之为“行星际运输系统”,这是一款高122米,直径12米,起飞重量高达10500吨的庞然巨兽,其起飞重量相当于将人类送上月球的土星五号火箭的三倍,当然不只是大,他的设计让所有现役运载火箭都黯然失色,火箭两级构型,完全可重复使用设计,支持多次在轨加注,二级可独立再入大气层并着陆,采用液氧甲烷推进剂组合,全箭只采用一种全流量分级燃烧循环的猛禽发动机,碳纤维超大直径共底储箱,这一火箭的曝光在当时来讲可谓“震惊四座”。

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(来源:BH.Skywalker)

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马斯克在会上公开ITS飞船的设计参数

马斯克提出的雄心勃勃的计划代表了其“终身梦想”的最高潮,基于他与之前与具有远见卓识的罗伯特•祖布林(Robert Zubrin)博士的接触,罗伯特•祖布林的“火星直击”任务架构(详见下面这本书)充分拓展了马斯克的视野,并构成了ITS的基本思路和原则。

当俄罗斯工程师在早年击碎马斯克襁褓中的太空梦想时,他却在SpaceX上赌博,终于实现了“猎鹰1”火箭的成功,马斯克的火星定居梦想最终在2008年12月得到确立。自那时起,马斯克的愿景与SpaceX一起成熟壮大。

去年SpaceX将猎鹰9发展成为世界上第一个部分可重复使用的运载火箭和最有效率的火箭,大大改变了航天发射领域。虽然复用之路还很长,但怀疑和讥讽的声音已经基本绝迹,已经有些对手开始谋划对猎鹰9模式的模仿。

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(来源:胡振宇)

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猎鹰9是全复用还是部分复用并不重要,它最重要的使命是证明复用真的可以省钱,这是抨击者最主要的攻击点,他们认为火箭复用在综合考虑复用风险和翻修费用后并不省钱(图为全复用版猎鹰9,来源:国外网友脑洞制图

与猎鹰9相似, ITS的推力和有效载荷相比于最初构想翻了一番以上,同时通过采用全碳纤维结构也变得更有效率。结果就是一套完全可重复使用的运载火箭系统,这在运载能力和技术挑战上将是前所未有的。(航天飞机是部分复用)

马斯克的演讲显示,SpaceX计划降低前往火星的费用和风险,并最终成为一家火星殖民化运输公司。然而,这意味着它必须依靠第三方来支持在火星上建立和发展殖民地。或者更直白一些——SpaceX需要钱!很多很多的钱!

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发布会还没结束,这位乘客就被网友给玩儿坏了

但事实上,2016年这次公开得到的评价褒贬不一,有媒体和网友认为这计划纯粹是天方夜谭,丝毫不具可行性;也有人认为这是在NASA在载人火星登陆上蹉跎几十年而无作为之后的救命稻草,并为此欢呼雀跃。考虑到以往大规模载人深空任务的难度和天文数字的支出,波音、洛克希德·马丁、轨道ATK等竞争对手和中、俄、欧世界主要航天国家的相关机构对此计划的反应都相当冷淡,甚至都懒得去评价。更有意思的是,作为SpaceX一路走到今天的最大“金主”,NASA发言人在会后曾表示其实根本不知道SpaceX在会上要讲的到底是个什么东西

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图中的ITS虽然壮观,但目前已经凉凉,BFR是SpaceX火星大饼的唯一希望(来源:Wiki)

可惜,一如马斯克的所有创业项目一样,梦想永远丰满,但现实总是骨感,所有的项目都不断地面临缺钱、缺时间、指标太高的窘境,ITS的设计一度陷入停滞。有关这一阶段的故事,有兴趣的读者可以浏览我们往期的超长连载:

  1. SpaceX“行星际运输系统”的演变(一)

  2. SpaceX“行星际运输系统”的演变(二)

  3. SpaceX“行星际运输系统”的演变(三)

  4. SpaceX“行星际运输系统”的演变(完结篇)

正所谓东方不亮,西方亮,2017年2月,SpaceX又宣布采用旗下相对更加靠谱的重型猎鹰火箭和载人龙飞船启动载人绕月项目,有两位神秘的私人游客已经缴纳了订金,有意在载人登月50年后重新环绕月球

可惜两者进度一推再推,重型猎鹰火箭直至2018年2月才首次发射成功,而载人龙飞船目前仍未投运,暂定于今年11月首次升空。即使后续飞船进度顺利,后续载人也需要对重型猎鹰火箭进行一系列载人认证,以及对目前仅适用于近地轨道载人运输的飞船进行一系列改装,这无疑都将耗费公司大量的时间和精力。详见我们的往期文章:深度解析马斯克和特朗普这次在月球轨道的正面对怼(上)

重型猎鹰火箭虽然首射成功,震惊世界,但实际上距离马斯克原来设定的目标仍是大幅落后的,这也是所谓的“Elon Time”(伊隆时间表,泛指那些对项目进度不切实际的极度乐观的承诺)。

详见往期:发射台没被炸平,新的人类最强现役运载火箭诞生!马斯克吹的牛又一次变成了现实!(内附发射视频)

对于“心急就想去火星”的马斯克而言,这些推迟都是难以接受的。因此SpaceX重新规划了自己的研发之路,大刀阔斧的砍掉了一系列任务,其中就包括红龙无人火星探测项目这个载人绕月项目。而在今天的发布会上,这次包船的前泽友作其实正是之前重型猎鹰绕月项目两位神秘乘客中的一位

详见往期:我将会安于火星,但不是死于事故。——Elon Musk

 

4.从ITS到BFR——大幅缩水,但更靠谱!

于是2017年的国际宇航大会上,SpaceX重新起航,大刀阔斧的修改了原有的“火星计划”,暂停研发庞大的行星际运输系统ITS,而是改为更小、更简单、更实际的BFR火箭,BFR意思是Big Falcon Rocket,直译大猎鹰火箭。BFR的设计理念和ITS其实一脉相承,但规模大幅缩小,从万吨火箭缩水至仅有3000多吨,完全回收状态下的近地轨道运力也缩水至150吨。火箭的整体体量瞬间回缩到人类已经具有的土星五号、能源和N1运载火箭的水平,是一款标准而正常的“重型火箭”

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2017年国际宇航大会上的演讲(来源:SpaceX)

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虽然体量缩水,但是先进性毫不缩水,重复使用、在轨加注、整体再入一样不少(来源:SpaceX)

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会上重新描绘了逐步建立火星殖民地的宏图愿景(来源:SpaceX)

 

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BFR自由女神像的大小对比(来源:YouTube)

2017年的国际宇航大会之后,BFR的研发消息又陷入沉寂,但SpaceX并未放松脚步,因为这已经是一个可以确实实现的基础设计和体量。因此公司做了以下几方面工作:

1.SpaceX选定了位于洛杉矶市圣佩德罗港(San Pedro)的一处设施作为下一代完全可重复使用运载火箭BFR的总装厂房

详见往期:【快讯】SpaceX暖场小片的变革和BFR厂房的选址

2.继续化缘,为BFR的研发四处筹集资金,甚至包括向军方提出诉求,展示BFR在军事方面的潜在作用,以期望能得到军方的大规模资助和青睐。

详见往期:上火星的钱不够了?SpaceX期望政府资助其完全可重复使用的“火星火箭”研发!

3.继续进行火箭的详细设计,虽然目前猎鹰9和载人龙飞船依旧占用公司的设计资源,但BFR的设计已经日益丰满起来,尤其是主动力,代号“猛禽”的液氧甲烷发动机。

详见往期:

  1. 从传奇的苏联RD-270到SpaceX新一代猛禽发动机——浅谈全流量分级燃烧循环的前生今世

  2. [深度]从闭门羹到猛禽—SpaceX坎坷的发动机之路(完结篇)

  3. [深度]从闭门羹到猛禽—SpaceX坎坷的发动机之路(中)

  4. [深度]从闭门羹到猛禽—SpaceX坎坷的发动机之路(上)

可以说进入这个阶段的BFR已经没有退路,只有一路向前,才能让SpaceX不跌下神坛,于是一年后的今天,SpaceX进一步更新了他的设计。

当然被推上风口浪尖的远不止BFR和BFS,SLS也面临着同样的“资金危机”。近期,SLS因为近乎毫无意外的资金超支和进度拖延,又开始向NASA和国会哭穷,一边声称首次发射时间将推迟到不早于2020年,另一边声称资金的裕量不足,希望继续追加投入。实际上由于SLS和猎户座飞船已经基本绑架了NASA,这个项目无论如何也要走下去,这才给了波音和洛克希德马丁肆无忌惮拖期和超支的底气。因此指望NASA能够拯救SpaceX的BFR,短期是不现实的,那么马斯克能否化缘成功,还要拭目以待了。

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当然我们还是但愿BFR和BFS能够要到钱,并且尽快成真

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(全文完)

最后澄清几个名词:

MCTMars Colonial Transporter(火星移民运输船),这是SpaceX火星任务架构最早的名称,在2016年9月正式公布之前,这一直都是最通用的叫法。

ITS:Interplanetary Transport System(行星际运输系统),这是SpaceX在2016年9月正式公布后对整个运输系统的新名称,改名的主要目的是为了表达这套系统不止能够前往火星,也可以前往太阳系的其它星球。(现在来看能去火星就已经烧高香了,老马你可轻点儿吹吧)

BFR:Big Falcon Rocket,这是在MCT时代的叫法,后来在2016年改名为ITS,指的是将MCT飞船送入轨道的火箭部分。也有一种全称是Big Fuc–ing Rocket。2017年公司又重新改称BFR,并成为目前的通用叫法。现在BFR分为BFR booster、BFR spaceship(更多的还是叫BFS)、BFR tanker三个部分。

加油船:一般称之为Tanker,专门为MCT飞船进行在轨加注的一种飞船,其实它只是MCT飞船货运版的一种。

MCT飞船:也就是ITS飞船,指的是SpaceX设计的能够前往火星的移民飞船,实际是火箭的二级。

 


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