马斯克细解星际飞船如何返航比航天飞机好在哪

（原标题：SpaceX CEO Elon Musk explains how Starships will return from orbit）

图1：SpaceX的星际飞船终究需求以轨迹速度回来大气层，这对大型航天器来说是极点困难的应战

网易科技讯 9月27日音讯，据外媒报导，美国太空公司SpaceX很快就会对其第一批两艘全尺度星际飞船（Starship）原型进行一系列越来越具有应战性的试飞，终究将搭载超重运载火箭（Super Heavy）完结初次轨迹发射测验。

在曩昔几天中，SpaceX首席执行官埃隆·马斯克（Elon Musk）经过Twitter，答复了粉丝许多关于星际飞船怎么从轨迹回来大气层并着陆的问题。迄今为止，航天器重返大气层是其需求阅历的最风险时期，毫无疑问也是SpaceX有必要处理的、最具有应战性的工程问题。

图2：在这张官方烘托图中，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

最近有相片显现，SpaceX的技术人员正将特斯拉Model S和Model X的电池组连接到星际飞船原型Mk1的子组件上，该组件终究将设备在Mk1的鼻端，供给最高400千瓦时的储电才能。这些电力需求与Mk1的重返大气层和着陆办法直接相关，最近马斯克提及到了这一点。

马斯克在Twitter中称：“星际飞船Mk1上设备了许多强壮的电机和电池。当整个鳍翼在运动时，所需的电量是十分巨大的。更多关于这方面的信息，请重视9月28日的更新。”

如上所述，大约400千瓦时的电池需求为驱动星际飞船巨大操控外表的电机供给动力，包含支撑两个巨大的尾翼和两个鳍翼（或称前置副翼）。马斯克解说称，星际飞船进入大气层和着陆时的“稳定性是由尾翼和鳍翼的快速运动操控的”，这意味着飞船将需求不断调整操控外表，以坚持稳定的飞翔。

图3：这张官方发布的图片涵盖了星际飞船独特的飞翔和着陆办法

到目前为止，SpaceX面对的最大应战是保证星际飞船可以在以轨迹速度重返大气层时幸存下来，并且简直没有磨损，这是坚持其本钱效益的必要条件。在低地轨迹，星际飞船将在进入大气层时以不低于7.8公里/秒的速度飞翔。简而言之，从轨迹速度到着陆地球的减速进程，包含将绝大部分动能转化为热能。正如马斯克所指出的那样，这种状况是难以避免的，但在人们期望以多快的速度将动能转化为热能方面，有些灵敏计划可选。

飞船抵达地球的最快途径便是直接潜入大气层，但这会大幅添加航天器外表的峰值热负荷，以至于飞船外表需求极点奇特的热防护和热维护体系。SpaceX期望找到合适星际飞船的再入大气层计划，即运用其气动操控外表和机身发作升力，在15分钟以上的时刻里，飞船缓慢而小心肠将自己下降到地球大气层中。

马斯克指出，这极大地下降了峰值热负荷，一起也添加了星际飞船需求耗费的总能量，这有点儿像在烤箱中以300度高温烹饪食物30分钟，而不是在600度高温下烹饪10分钟。

从某种程度上说，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十分类似，后者从进入大气层到着陆大约需求30分钟。而SpaceX估计，星际飞船从轨迹到着陆大约需求20分钟。这是由于，一旦降至较慢的速度，星际飞船的着陆方法就会发作巨大变化。

马斯克在2018年9月和最近几周都描绘了这种状况：星际飞船根本上会进入主动失速状况（机翼发作的升力忽然削减，导致航天器飞翔高度快速下降），之后它将以腹部朝上的方法掉落，并用它的尾翼和鳍翼像跳伞者那样机动。而航天飞机会像滑翔机那样下降在跑道上。

星际飞船这种不寻常的着陆方法让SpaceX无需为其设备巨大机翼，大大减轻了分量负载，而航天飞机则以其巨大的、瓦片掩盖的三角翼和前缘热防护设备出名。

但是，一个不为人知的事实是，机翼的巨细和形状简直彻底归因于美国空军对跨间隔功能的要求，这意味着军方期望航天飞机可以在重返大气层后持续飞翔1600多公里。这极大地约束了航天飞机的规划，并且这种规划从未被用于预期意图。

图4：“猛进号”航天飞机在2007年8月的一次在轨查看中展现了主隔热层

星际飞船没有这样的强制要求，相反，它将连续SpaceX笔直着陆的传统，笔直下降看起来有点儿像高空跳伞，用鳍翼和推动器翻转身体，完结推动式笔直着陆。这样一来，星际飞船就不需求像航天飞机那样成为“被逼飞翔的砖头”，它只需求可以稳定地掉落，并快速地从水平方向翻转到笔直方向即可。

此外，星际飞船简直彻底是用钢材制作的，而航天飞机则依赖于铝合金，每寸船体外表都需求热维护。钢材的熔点简直是铝合金熔点的两倍，这意味着星际飞船可以在顶风的那一半只运用瓷砖，然后节约分量、金钱和时刻。在完结初次20公里高空飞翔测验时，SpaceX很可能将要点转向验证星际飞船在高超音速下的功能。（小小）

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