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埃隆马斯克的spaceX星舰外壳采用不锈钢材质靠谱

来源:www.lzmould.com  时间:2021-11-28 00:22   点击:173  编辑:admin   手机版

spaceX的星舰一开始设计方案就是采用碳纤维的复合材料的。

2016年马斯克公布了一项行星际运输火箭的设计方案,也就是当时所称的“行星际运输系统”(ITS),当时公布的设计方案是三种不同的火箭组成,一是ITS助推器,运载火箭的第一级,二是ITS宇宙飞船,用于长期太空飞行的飞船,作为火箭的第二级,三是ITS太空加油火箭,另一种第二级,设计用于携带更多推进剂,在太空中为其他ITS火箭加油。

当年的“行星际运输系统”(ITS)效果图

2017年9月,在国际宇航大会第68届大会上,马斯克公布了最新的火箭细节,那时候火箭的名字叫BFR(Big Falcon Rocket,不是某些人说的Big Fuck Rocket),当时宣称使用大直径碳纤维复合材料制造共底储箱和箭体,一直到2018年12月之前,spaceX和马斯克在所有的场合都宣称使用碳纤维复合材料来制作这个火箭。当时spaceX还宣布在洛杉矶港滨海大道要修建一个新的工厂,用来生产碳纤维复合材料的火箭,2018年11月还将BFR的上面级重新命名为星舰(Starship)。

spaceX当年制造的全尺寸,直径12米的复合材料液氧储箱

前泽友作跟半加工的材料储箱在一起

不过2018年12月8日,马斯克在推特上回复一位粉丝提问时候,突然宣布将BFR设计改变,将用某种“金属”来制作储箱和箭体。然后有美国的爬墙党在德州的Boca Chica测试场发现马斯克在用金属制造某种大家伙,照片曝光后一片哗然,这种坑坑洼洼的玩意是在做火箭?

然后马斯克又在推特里面对此进行了确认,并且公布所用的金属就是市面上销售的300系列不锈钢板。从此星舰采用不锈钢做箭体和储箱材料已成定局。spaceX关闭了洛杉矶港的工厂,并且销毁了大量的复合材料制作模具。

洛杉矶港工厂关闭前大量模具成为垃圾

马斯克在当时通过推特,回答了粉丝们对于更换材料为不锈钢的疑问。

一方面,他认为碳纤维复合材料太贵,同时制作进度太慢,而不锈钢则便宜很多。而在加工方面,明显不锈钢的加工难度要比碳纤维复合材料要小很多,加工速度也更快。

另一方面,他认为碳纤维复合材料的减重效果并没有看上去那么好。不锈钢看起来密度更大会更重,但是综合整体强度重量比,也就是达到同样强度付出的重量代价,反而不锈钢占有优势。低温处理后的不锈钢硬度上堪比钛合金,而且耐高温性好,比铝合金有优势。在低温和高温环境下不锈钢的强度重量比要优于碳纤维复合材料,只有在室温下比碳纤维复合材料差。

同时SpaceX与Ames研究中心签署的协议表明,Ames研究中心将提供热防护材料用于星舰的再入热防护。据信Ames研究中心将提供在X-37B上使用的一种名叫TUFROC的特殊复合材料涂层,这种涂层密度低,隔热防热一体化,可以在飞船再入的时候有效进行隔热,而且耐烧蚀性能极好,X-37B上的使用经验表明,飞船返回后可以做到基本没有烧蚀,这就可以满足星舰的复用要求。而且这种材料可以直接贴在不锈钢表面,再加上不锈钢本身也耐高温,这样飞船返回的时候贴敷TUFROC的面积也更小,为了贴敷隔热材料付出的重量代价也更小。

X-37B的前部就是使用的TUFROC材料

可以看出来,用不锈钢替代碳纤维复合材料是马斯克综合考虑成本、强度、耐热性、可加工性等各方面因素的结果。至于付出多大的重量代价,就有待于星舰上天以后,SpaceX释放出更多的细节才能知道。不过目前,我们还是尊重马老板的决定吧。

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