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看看是否有人對這個冷門的主題感興趣:Starship將來的回收策略

(2025-11-15 06:50:39) 下一個

為什麽要回收火箭,這個問題的答案其實比較簡單,獵鷹9火箭的製造成本為1600萬美元左右,其中推進劑成本為20萬美元,這跟我們的直覺有很大區別:我們想象中火箭90%以上是推進劑,應該占大頭

這裏麵, 火箭一級成本占比60%,上麵級20%,整流罩10%,其餘10%為推進劑、複用等發射相關成本

所以spaceX首先搞的就是一級火箭回收,然後就是比較容易的整流罩

到了StarShip,SpaceX更有錢了,技術也更成熟了,所以也有了更大的野心,能回收的都回收,能使用更多次數

有些費用是跟次數沒太大關係的,比如與發射相關的服務,以及研發費用,所以造一個更大的火箭是更劃算的長遠目標

這樣starship出爐了。火箭載荷的變化可以通過三種方式調整:

  • 增加火箭的直徑
  • 增加火箭的捆綁助推器
  • 增加火箭的長度

這些方案裏增加火箭的長度是最容易實現複用的

所以starship助推器變得很瘦長了,這給回收帶來了大麻煩,它很難像獵鷹9自己站起來

這樣筷子方案就是最優方案了:

  • 不需要支撐腿,所有有效載荷更多了
  • 需要特定的筷子設備,所以可選場地就非常有限了
  • 如果在回收時爆炸碰撞,會損壞筷子設備
  • 筷子的可靠性是關鍵,好在這個方案本身物理特性比較可靠
  • 能夠更快地投入二次發射

如果觀察starship發射,可以發現現在的助推器是自己飛回基地,這在將來是不可接受的,因為這需要消耗不少的燃料把自己從高速往前衝拉回來,這是一個很大的浪費,減少了有效載荷。

所以最好的方式是分離之後拋物自由落體,落在什麽地方就在什麽地方回收

美國傳統的發射基地大多在佛羅裏達中部,在這裏的好處是大西洋上沒有任何島嶼,所以發生災難時不會對任何人造成影響

但這對於以回收火箭為主要目標的spacex來說,有一個很大的問題,火箭該在什麽地方回收?

能不能學falcon在無人船上降落呢?這個有很高難度,新助推器比以前高得多,所以很難自己站起來,得用筷子夾起來,這樣在船上降落就需要立一根很高的架子,你自然想到了石油鑽井平台,沒錯,spaceX已經買了一個,但這能不能行,有很多挑戰:

  • 筷子的夾住需要極高的精度,海洋的波浪和大風會不會讓這個平台晃動而失敗
  • 固定石油鑽井平台的成本比較高,尤其在深海的區域
  • 佛羅裏達東部海域比較深

所以得有更安全的plan A,在拋落地附近找一個小島降落

SpaceX精心挑選了一個新的發射基地,這個基地的目的就是奔著plan A去的

SpaceX官方並沒有透露助推器在分離時候的水平速度和水平距離,但第八次測試助推器沒有分離成功,然後爆炸揭示了很多數據,部分數據來自

https://sattrackcam.blogspot.com/2023/11/where-did-starship-fragments-end-up.html

根據上麵的數據和實際觀察,starship的助推器在墨西哥灣大約中間位置分離,根據上次爆炸的推算,如果失去動力,助推器會像上次的殘骸一樣,降落在波多黎各北部區域,但這個時候助推器基本是空心的,再加上柵格舵,所Little Inagua Islands 是最有可能的降落地

從這張圖可以看出,starbase的位置是精選出來的

Little Inagua Islands是屬於巴哈馬的小島,130平方公裏,上麵無人居住

當然這附件的島嶼比較多,所以有很多選擇,比如

  • 大得多的Inagua Islands
  • 以及屬於英國的28平方公裏的有簡易機場的West Caicos島嶼
  • 助推器在柵格舵的幫助下,可以做無動力漂移,就像激光製導炸彈

順便說一句:  火箭基本都是向東發射的,主要是為了利用地球自轉的優勢,節省燃料並提高運載能力

這個基地還有一個好處:  對於發射軌道傾角為0的地球同步軌道衛星,靠近赤道的發射場向東發射,可以使衛星一開始就具備正確的軌道傾角,減少進行軌道調整的額外燃料。

對當地的影響:

  • 星艦第八次發射的時候大量的碎片在東加勒比附近墜入大氣,基本都燒完了,但仍然帶來的負麵影響:這個區域飛機航班被迫停運了幾個小時
  • 發射最危險部分在墨西哥灣上空,好在這個地方無人居住
  • 如果落入古巴境內,美國與古巴關係很差,會有麻煩
  • 將來仍然有可能發生災難傷及地麵的人員和設備
  • 但以美國的強大,應該能罩住,畢竟連墨西哥灣都改名了

我們上麵主要討論助推器回收,starship本身在軌道上,它的回收就可以自由一些,可以自己以低成本飛回主基地

 

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