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2024 · EP61 · SpaceX 系列

筷子夾火箭為什麼是星艦的關鍵一步

2024 年 10 月 21 日 · 62 分鐘

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原標題:EP61 見證人類太空史上意義重大的一天!SpaceX筷子夾火箭的意義究竟是什麽?

哈利錯過 IFT-5 直播後,從馬斯克為什麼要造星艦講起,說明筷子夾火箭怎麼對應快速重複使用,再看試飛歷史、Artemis 的成本,以及登月與登火星的時程。

重點

造星艦的理由。哈利轉述馬斯克的出發點是保存人類意識,把風險分散到火星。要做到,得造出比第二強的火箭還強兩倍以上的火箭,還要把每公噸運到火星的成本從 10 億美元壓到 100 萬美元,也就是降低一千倍。

RRR 是降成本的路。哈利說馬斯克認為能快速重複使用的火箭是壓低成本的最大關鍵。火星每 2.2 年才有幾個禮拜適合去,所以終極目標是同一支推進器每個小時發射一次。

筷子夾火箭的位置。推進器直接回到發射台、被手臂接住,哈利認為物理上找不到更快的回收方式,還能省掉降落用的腳,多載貨物。這次 IFT-5 做到了,離 Reusable 與 Rapidly Reusable 只差下一步。

飛船也有進步。飛船撐過最熱的階段,在預定位置軟著陸海面,雖然最後倒下爆炸。哈利把這解讀為下次也能用筷子接飛船。

Artemis 對照星艦。哈利說 Artemis 預估要花到 1000 億美元,原因之一是 Cost Plus 合約讓承包商沒有誘因省錢;他認為星艦就能完成整趟任務,成本只有幾十分之一。

接下來的時程。明年看點是重現筷子夾與燃料轉移。馬斯克預測 2026 年無人飛火星,哈利認為他一向過度樂觀,但十年內帶人上火星是一定的。

時間軸 點時碼從那一段開始

  1. 本集主題與錯過直播哈利原本估筷子夾火箭成功的機率小於 5%,因為升空後要通過 1000 多項健康檢查才會嘗試。他決定直播時照樣錄音,結果成功了。
  2. 被洗版與這集的安排社群被新聞洗版,推進器回來被接住的那一段他大概看了 200 次。他追星艦很久,這次終於出圈,所以這集給第一次認識星艦的人當起點。
  3. 為什麼要造星艦出發點是保存人類意識,避免地球遭遇星球級災難時全部消失。火星是目前最好的選擇,建殖民地也能帶來新材料與新科學。
  4. 兩大挑戰一是造出最大最強的火箭:121 公尺高、5000 公噸、33 個 Raptor Engine、推力 7500 萬牛頓。二是把成本壓到每公噸約 100 萬美金,目前的技術要 10 億。
  5. RRR 與重複使用Rapidly Reusable Reliable Rocket。Falcon 9 是唯一做到經濟可行重複使用的火箭,但只有推進器能重複用;星艦要飛船與推進器都能回收。
  6. 火星窗口與每小時發射地球與火星平均每 2.2 年才有幾個禮拜適合出發,所以馬斯克的終極目標是同一支推進器每小時發射一次,要在窗口內運 100 萬公噸貨物。
  7. 筷子為什麼關鍵Mechazilla 的兩隻手臂把推進器接在發射台上,不用腳、可載更多貨。Falcon 9 回收最快也要幾天,星艦要做到一個小時。
  8. 理想的試飛流程評估專案要看過去連成的線。階段分離後推進器回頭、被筷子接住;飛船到軌道補燃料,再去火星、月球或部署衛星,回地球後在海上緩降。
  9. IFT-1 到 IFT-4IFT-1 約一分鐘就爆炸;IFT-2 完成 Hot Staging 但分離後爆炸;IFT-3 飛船進軌道、回程爆炸;IFT-4 兩者都在海面軟著陸,著陸後爆炸。
  10. IFT-5 推進器被接住通過上千項檢查後,離地一公里點火,13 個 Raptor 全開再關掉 10 個,穩穩靠上 Mechazilla。靠兩個凸出處掛在筷子上,方向要精準。
  11. 飛船的重返大氣層大家都忘了上面的飛船。熱是最大挑戰,高溫電漿可達攝氏 7700 多度;這次 Flaps 只有一處燒穿,因為 Heat Shield 加了新塗層、起飛前全部重裝。
  12. 飛船海面軟著陸飛船在預定位置以接近零的速度碰到海面,之後倒下爆炸。哈利認為這代表下次也能讓筷子接飛船。
  13. IFT-5 的意義推進器做到了 Recoverable,Reusable 近在咫尺;馬斯克發文說只有引擎部分燒到扭曲。筷子夾理論上可行,但誰也不能保證,SpaceX 第五次整合試飛就成功。
  14. 星艦 V2 與明年看點這次是舊版,V2 會配 Raptor Engine V3 與改良的 Heat Shield。明年看點是重現筷子夾,以及飛船做更完整的任務。
  15. 燃料轉移起飛時 5000 噸裡有 4000 多噸是液態甲烷,所以升空時燃料不加滿,到太空再向另一艘星艦補。明年預計開始測試。
  16. Artemis 的登月流程哈利說太空行業在 SpaceX 出現前像在倒退。Orion 在軌道上與星艦對接,太空人轉進客製化的 Lunar Lander 降落;未來還有環月的 Gateway。
  17. Artemis 成本失控預估 1000 億美元仍送不了人。Cost Plus 合約讓承包商沒有誘因省錢;發射台從三四億漲到 27 億,SLS 每次發射 42 億美元。
  18. 星艦對比與 Artemis 該不該停哈利說星艦可重複使用,又能自己降落月球,不需要 Gateway,成本是幾十分之一。但為了分散風險,Artemis 不一定該停。
  19. 馬斯克的評價哈利說馬斯克救了太空產業,自己超級崇拜他,認為他是這一代最偉大的創業家。
  20. 登火星的時程馬斯克曾預測 2024 年無人上火星,沒達成,現在說 2026 年無人試飛。哈利認為他過度樂觀,但十年內一定會帶人上去,二三十年可有完整殖民地。

值得記的話

  • 「基本上物理上已經找不太到任何比這個更快的發射方法了」

    ▶ 22:39
  • 「你是要看過去所有點連成的這條線是往哪裡走」

    ▶ 24:55
  • 「在 SpaceX 出來之前真的是有點在往後走的感覺」

    ▶ 49:57
  • 「它不管花了多少錢它最後都是賺一樣的錢」

    ▶ 53:50
  • 「只能說馬斯克救了這個太空產業」

    ▶ 57:15

名詞與人物

Starship
星艦,SpaceX 的火箭,由下方的推進器(Booster)與上方的飛船組成;節目裡一整隻叫星艦,上面那段叫飛船。
IFT
Integrated Flight Test,整合試飛,每次試飛一個編號;這集談到 IFT-1 到 IFT-5。
Mechazilla
星艦的發射塔,伸出兩隻手臂(Chopsticks,筷子)夾住回來的推進器。
RRR
Rapidly Reusable Reliable Rocket,快速重複使用的可靠火箭,馬斯克視為壓低成本一千倍的關鍵。
Falcon 9
SpaceX 現有的火箭,是唯一做到經濟可行重複使用的,但只有推進器能回收。
Hot Staging
飛船在尚未與推進器完全分離時就先點火的技術,IFT-2 首次成功。
Heat Shield
星艦表面的隔熱罩,重返大氣層時最大的挑戰,每一代都是改進重點。
Propellant Transfer
兩艘星艦在軌道上對接轉移燃料,上月球或火星都必須先完成。
Artemis Program
NASA 帶人重返月球的計畫,用 SLS 火箭與 Orion 飛船,搭配星艦的登月版降落。
Cost Plus Contract
NASA 的成本加成合約,不管花多少都全額補貼並給固定利潤,承包商沒有誘因省錢。
Gateway
NASA 構想中環繞月球的太空站,讓星艦與 Orion 停靠。
Raptor Engine
星艦使用的引擎,推進器底座裝 33 個;V2 星艦會換成 Raptor Engine V3。

延伸

  • 哈利說他在講波音 Starliner 與 SpaceX Dragon 的那一集(EP54)談過 NASA 的 Cost Plus 合約。
  • 他每次 IFT 都在科技浪最後補一段星艦進展,前幾次試飛的細節可回頭找那些集數。