马斯克细解星际飞船怎样返航：比航天飞机亏得哪

（原问题：SpaceX CEO Elon Musk explains how Starships will return from orbit）

图1：SpaceX的星际飞船最终必要以轨道速率返回大气层，这对大型航天器来说是极其坚苦的挑衅

网易科技讯 9月27日动静，据外媒报道，美国太空公司SpaceX很快就会对其首批两艘全尺寸星际飞船（Starship）原型举办一系列越来越具有挑衅性的试飞，最终将搭载超重运载火箭（Super Heavy）实现初次轨道发射实行。

在已往几天中，SpaceX首席执行官埃隆·马斯克（Elon Musk）通过Twitter，答复了粉丝很多关于星际飞船怎样从轨道返回大气层并着陆的题目。迄今为止，航天器重返大气层是其必要经验的最伤害时期，毫无疑问也是SpaceX必需办理的、最具有挑衅性的工程题目。

图2：在这张官方渲染图中，星际飞船在从头进入地球大气层时因温度急剧升高而发光

最近有照片表现，SpaceX的技强职员正将特斯拉Model S和Model X的电池组毗连到星际飞船原型Mk1的子组件上，该组件最终将安装在Mk1的鼻端，提供最高400千瓦时的储电手段。这些电力需求与Mk1的重返大气层和着陆要领直接相干，最近马斯克说起到了这一点。

马斯克在Twitter中称：“星际飞船Mk1上安装了很多强盛的电机和电池。当整个鳍翼在行为时，所需的电量长短常复杂的。更多关于这方面的信息，请存眷9月28日的更新。”

如上所述，约莫400千瓦时的电池必要为驱动星际飞船庞大节制外貌的电机提供动力，包罗支持两个庞大的尾翼和两个鳍翼（或称前置副翼）。马斯克表明称，星际飞船进入大气层和着陆时的“不变性是由尾翼和鳍翼的快速行为节制的”，这意味着飞船将必要不绝调解节制外貌，以保持不变的航行。

图3：这张官方宣布的图片涵盖了星际飞船怪异的航行和着陆要领

到今朝为止，SpaceX面对的最大挑衅是确保星际飞船可以或许在以轨道速率重返大气层时幸存下来，并且险些没有磨损，这是保持其本钱效益的须要前提。在低地轨道，星际飞船将在进入大气层时以不低于7.8公里/秒的速率航行。简而言之，从轨道速率到着陆地球的减速进程，包罗将绝大部门动能转化为热能。正如马斯克所指出的那样，这种环境是难以停止的，但在人们但愿以多快的速率将动能转化为热能方面，有些机动方案可选。

飞船达到地球的最快路径就是直接潜入大气层，但这会大幅增进航天器外貌的峰值热负荷，以至于飞船外貌必要极度奇特的热防护和热掩护体系。SpaceX但愿找到得当星际飞船的再入大气层方案，即操作其气动节制外貌和机身发生升力，在15分钟以上的时刻里，飞船迟钝而警惕地将本身下降到地球大气层中。

马斯克指出，这极大地低落了峰值热负荷，同时也增进了星际飞船必要耗损的总能量，这有点儿像在烤箱中以300度高温烹调食品30分钟，而不是在600度高温下烹调10分钟。

从某种水平上说，星际飞船进入大气层的场景与美国宇航局现已退役的航天飞机很是相似，后者从进入大气层到着陆约莫必要30分钟。而SpaceX估量，星际飞船从轨道到着陆约莫必要20分钟。这是由于，一旦降至较慢的速率，星际飞船的着陆方法就会产生庞大变革。

马斯克在2018年9月和最近几周都描写了这种环境：星际飞船根基上会进入自动失速状态（机翼发生的升力溘然镌汰，导致航天器航行高度快速低落），之后它将以腹部朝上的方法坠落，并用它的尾翼和鳍翼像跳伞者那样无邪。而航天飞机遇像滑翔机那样下降在跑道上。

星际飞船这种不通俗的着陆方法让SpaceX无需为其安装庞大机翼，大大减轻了重量负载，而航天飞机则以其庞大的、瓦片包围的三角翼和前缘热防护装置有名。

然而，一个鲜为人知的究竟是，机翼的巨细和外形险些完全归因于美国空军对跨间隔机能的要求，这意味着军方但愿航天飞性可以或许在重返大气层后继承航行1600多公里。这极大地限定了航天飞机的计划，并且这种计划从未被用于预期目标。

图4：“奋进号”航天飞机在2007年8月的一次在轨搜查中展示了主隔热层

星际飞船没有这样的逼迫要求，相反，它将连续SpaceX垂直着陆的传统，垂直下降看起来有点儿像高空跳伞，用鳍翼和推进器翻回身材，实现推进式垂直着陆。这样一来，星际飞船就不必要像航天飞机那样成为“被迫航行的砖头”，它只必要可以或许不变地坠落，并快速地从程度偏向翻转到垂直偏向即可。

另外，星际飞船险些完满是用钢材制作的，而航天飞机则依靠于铝合金，每寸船体外貌都必要热掩护。钢材的熔点险些是铝合金熔点的两倍，这意味着星际飞船可以或许在迎风的那一半只行使瓷砖，从而节减重量、款子和时刻。在完成初次20公里高空航行测试时，SpaceX很也许将重点转向验证星际飞船在高深音速下的机能。（小小）

（编辑：河北网）

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