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5000大噸火箭即將發(fā)射,馬斯克重復前蘇聯(lián)登月道路,能走多遠?

 華箋流香 2021-08-07

8月5號,Space X公司的全狀態(tài)星艦完成合體,已經(jīng)立在發(fā)射臺上。火箭加注滿燃料以后,起飛重量達到5000噸。

這不僅是有史以來最重的火箭,而且一舉超過美國登月用的土星5號火箭2/3質(zhì)量,土星5號火箭的總重也就3000多噸。

和土星5號相比,馬斯克用的火箭發(fā)動機是170噸級的,所以需要并聯(lián)29臺,才能夠達到推離地球的目的。然而土星5只用了5臺F1火箭發(fā)動機,每臺海平面推力超過650噸。

走馬斯克道路的火箭也不是沒有,前蘇聯(lián)用于登月的N1火箭走的就是多發(fā)動機并聯(lián)的道路,但是N1火箭一共發(fā)射了4次,一次都沒有出大氣層。

星艦采用的技術線路,遭到很多人嘲笑,讓人覺得好像會步前蘇聯(lián)的后塵。

但是實際上前蘇聯(lián)N1的失敗主要是由于火箭發(fā)動機,與星艦的猛禽火箭發(fā)動機完全是兩種發(fā)動機。

上世紀50年代到60年代初,前蘇聯(lián)發(fā)射了人類第1顆人造地球衛(wèi)星,把第1個宇航員加加林送上了太空。

在尤里.加加林飛入太空后的僅僅一個多月,1961年5月,美國總統(tǒng)肯尼迪宣布,美國將在10年內(nèi)完成載人登月計劃。

由此拉開了人類歷史上最轟轟烈烈的宇航發(fā)展競賽項目,看誰先登月。

由于登月耗資巨大,最開始的時候,前蘇聯(lián)不怎么想跟。赫魯曉夫對科羅廖夫說,蘇聯(lián)沒有錢支持這樣一個項目。

其實,對于當時的美國和蘇聯(lián)來說,登上月球沒有任何經(jīng)濟上的意義,但是卻有巨大的政治紅利,而政治紅利會決定盟友是否堅定的跟著你。

所以1964年,赫魯曉夫又對科羅廖夫說,國家準備給予登月項目所有的資源和支持。

但是這個許諾仍然是要以當時前蘇聯(lián)的經(jīng)濟條件作為基礎。

當時整個蘇聯(lián)的經(jīng)濟是以軍事裝備生產(chǎn)為中心。

科羅廖夫接手登月項目的時候,比美國晚了三年,又要追趕美國的進度,最大的問題就是沒有合適的火箭發(fā)動機。

當時最好的方案是重新研制液氧煤油火箭發(fā)動機,由于時間緊迫,所以科羅廖夫就只能使用老的火箭發(fā)動機。

于是就造成了蘇聯(lián)的N1火箭集成了30 臺老式火箭發(fā)動機。

實際上科羅廖夫一開始就知道。N1火箭是不可能完成登月任務的。

雖然N1火箭的總起飛質(zhì)量與土星5號火箭相當,但是由于火箭發(fā)動機落后,運載能力不如土星5號,最多只能完成進入月球軌道并且返回的任務。

前蘇聯(lián)在工業(yè)體制上也有非常大的缺陷,就是它的標準化完成非常差。

而且就當時的條件而言,美國和蘇聯(lián)的工業(yè)生產(chǎn)體制有著巨大的差別,這也是導致前蘇聯(lián)和美國在登月競爭上巨大差別的原因。

美國的軍事工業(yè)是建立在民用工業(yè)的基礎上,而前蘇聯(lián)則恰恰相反。

N1火箭發(fā)動機的布置是24臺在外圍,6臺在正中間,中間的6臺擔任了調(diào)整火箭姿態(tài),控制火箭傾角的任務。

這就要求這30臺火箭發(fā)動機必須協(xié)調(diào)工作,火箭發(fā)動機必須滿足相同的質(zhì)量標準。

產(chǎn)品的標準化,是基于對民用產(chǎn)品批量質(zhì)量管理要求提出來的。準確說是福特汽車公司提出來的。

因為對于一個生產(chǎn)民用產(chǎn)品的企業(yè)來說,只有達到批量才能夠降低成本獲得利潤。同樣型號的產(chǎn)品要賣同樣的價格,必須有相同的質(zhì)量。

但是在前蘇聯(lián)的軍工體制中,這些都是不需要的?;鸺l(fā)動機裝在導彈上就是一次性的,質(zhì)量偏差不影響最后的結果。

前蘇聯(lián)的軍工產(chǎn)品主要是圍繞著進行第3次世界大戰(zhàn)而設計的,要求便宜、廉價便于戰(zhàn)時快速生產(chǎn)。

所以匆匆上馬的N1火箭選擇的30臺火箭發(fā)動機,工作狀態(tài)和質(zhì)量參差不齊,所以4次發(fā)射每一次都出問題。

最后一次發(fā)射的事故是其中一臺火箭的螺絲松動脫落,結果被吸入了氧化劑的管道中造成了火箭爆炸。

1966年科羅廖夫去世,實際上就宣布了前蘇聯(lián)整個登月計劃的失敗。

所以,N1火箭失敗最大的問題是沒有錢!其次是沒有完整合理的工業(yè)生產(chǎn)體系。只能采取折中的技術路線,匆匆上馬,次次爆炸。

 Space X公司是一個民營企業(yè),民營特點就是價格便宜。

為了達到價格便宜的特點,那就必須減少發(fā)動機的型號,提高發(fā)動機的可靠性,所以space X公司的猛禽火箭發(fā)動機可以裝配所有型號的火箭。

火箭小,少幾臺發(fā)動機;火箭大,多幾臺發(fā)動機,就是這條線路。

目前猛禽火箭發(fā)動機的價格已經(jīng)降到了100萬美元以下,要知道猛禽火箭發(fā)動機是全世界第1種全流量分級燃燒的火箭發(fā)動機,是最最先進的火箭發(fā)動機。

去年5月份的時候,NASA宣布與 Aerojet Rocketdyne (洛克達因航太控股)簽訂合同,生產(chǎn)18個RS25火箭發(fā)動機,合同價值 17.9 億美元。

 RS25火箭發(fā)動機是美國航天飛機上面的火箭發(fā)動機。這個火箭發(fā)動機,當然也是很先進的,可靠性和安全性都很高。

但是它的推力和馬斯克的那個100萬美元的猛禽差不多。

這就說明,產(chǎn)品只要由民企來生產(chǎn),價格馬上就下來了。

當然,5000噸大火箭這種復雜的工業(yè)產(chǎn)品,找bug是非常重要的?;鸺襜ug成本比較大,必須以墜毀為代價,前蘇聯(lián)就無法承受這樣的代價。

要達到質(zhì)量可靠,性能滿足要求的產(chǎn)品,就是要用反復的試錯來換時間,所以實驗的時候砸錢不應該心疼。

而且,N1火箭發(fā)動機當時為了增加荷載,出了一個餿主意:少帶氧化劑,讓多余的燃料在火箭噴口底部利用大氣層的氧氣再燃燒一次,產(chǎn)生額外的推力。

所以N1火箭的底部看起來很奇怪,看上去發(fā)動機的噴口和底部是一個整體。實際上也是一個整體,周圍那一圈24臺發(fā)動機都是焊死的。

馬斯克的猛禽發(fā)動機就沒有這個問題,每一個噴口都是獨立的,可以泵后搖擺。

Space X公司在嘲笑和不信任中完成了以前吹過的所有牛逼。

完成了迄今為止人類歷史上最可靠的天地往返運輸系統(tǒng)。

最新版本的星艦是sn20,在前面各種測試用了19個,失敗是成功之母,馬斯克一定會成功的。

中國也有兩家民企在做返回式火箭,也祝他們早點成功。

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