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馬斯克的星艦出大問題了?超重助推器不銹鋼明顯凹陷,會(huì)垮塌嗎?

2021-08-13 15:47 作者:徐德文科學(xué)頻道  | 我要投稿



最近在觀看星艦基地的直播時(shí),細(xì)心的網(wǎng)友發(fā)現(xiàn),高聳的超重助推器中間,不銹鋼表面出現(xiàn)了巨大的凹陷。按助推器直徑9米來看,這個(gè)凹陷上下的尺寸估計(jì)有六七米,左右因光線原因,還有一部分處于陰影中,所以無法估測,但估計(jì)也不會(huì)小,總面積恐怕有幾十平方米。


這個(gè)動(dòng)態(tài)圖顯示得更清楚,但不久后凹陷處就彈回去了,恢復(fù)了原狀。


一些人非常擔(dān)心,超重助推器是不是出現(xiàn)了什么問題?會(huì)不會(huì)突然垮塌呢?

這個(gè)擔(dān)心不是多余,由于超重助推器的不銹鋼外殼就是燃料箱殼,整個(gè)70米高的火箭實(shí)際就是由一圈圈1.8米高,直徑9米的不銹鋼堆疊起來的,每一圈的質(zhì)量高達(dá)1.6噸,光是外殼的總質(zhì)量就達(dá)到了數(shù)十噸,而整個(gè)助推器的質(zhì)量(空重)更達(dá)到了230噸。


但這還不是主要的,上面的星艦高達(dá)50米,空重120噸,加滿燃料重達(dá)1320噸。再加上3300噸的助推器燃料,總質(zhì)量達(dá)到了約5000噸,都是靠這一圈圈的不銹鋼外殼來承擔(dān),你就可以想象最底部的壓力有多大了。

你可能曾經(jīng)喝過易拉罐的可樂,喝完后按壓時(shí)出現(xiàn)的凹陷——超重助推器上的凹陷顯然和這個(gè)原理差不多。


一些網(wǎng)友擔(dān)心地說,這里正在發(fā)生什么邪惡的巫術(shù)嗎?還有網(wǎng)友問,星艦上要是出現(xiàn)這種凹陷,隔熱片會(huì)發(fā)生什么?


還有一些網(wǎng)友擔(dān)心超重助推器會(huì)不會(huì)突然崩塌,事實(shí)上美國歷史上確實(shí)發(fā)生過這樣的事故。

這就是1963年5月11日,一枚宇宙神-阿金納D火箭(Atlas-Agena)在加州范登堡空軍基地發(fā)射臺(tái)上加注燃料時(shí),由于液氧系統(tǒng)故障,工作人員抽出了液氧,導(dǎo)致火箭液氧貯箱被上面的載荷壓垮,整個(gè)火箭倒在了發(fā)射臺(tái)上。而該火箭用的就是不銹鋼燃料箱,為減輕重量,被設(shè)計(jì)來只有0.36毫米,可以說薄得來不能再薄了,完全就是一個(gè)“鋼氣球”。


當(dāng)然,即使是鋼氣球,如果加注滿燃料,其結(jié)構(gòu)也會(huì)變得很強(qiáng),就像一罐沒打開的可樂,甚至可以承受一個(gè)人的重量,火箭設(shè)計(jì)師們賭的也是這一把。要把載荷送上天,這也是沒辦法的事,把燃料箱壁做得太厚,不光載荷送不上去,火箭自己都飛不了那么高。一位材料工程師估計(jì),火箭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的70%都是由燃料箱的壓力提供的,所以加滿燃料的火箭,完全可以支撐上面的載荷及發(fā)射時(shí)的壓力。


曾經(jīng)有人就宇宙神火箭的事故問過馬斯克,超重助推器會(huì)不會(huì)出現(xiàn)同樣的情況?馬斯克回復(fù)說,雖然超重助推器也是由不銹鋼制成,但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度將通過燃料箱的焊接,內(nèi)部縱向帽形縱梁,必要時(shí)的環(huán)向剛度(可能不需要),再結(jié)合防晃擋板來實(shí)現(xiàn)。而且星艦的不銹鋼厚度為4毫米,比宇宙神整整厚了10倍,本身強(qiáng)度也很大。


所以助推器上出現(xiàn)這道凹痕,目前看來是沒有什么問題的,空載的情況下幾十噸的質(zhì)量根本不可能把它壓垮,只需要加注一些空氣就能讓它彈回去。滿載的時(shí)候燃料箱注滿了,應(yīng)該更是沒有問題,當(dāng)然這需要測試才能確定,但工程師們這樣設(shè)計(jì),顯然早就考慮到了巨大的壓力及冗余。

不過星艦外殼要是出現(xiàn)這樣的問題就慘了,尤其是在外太空,隔熱片恐怕會(huì)被崩掉,到時(shí)候一船人該怎么回地球呢?


這種情況在月球火星降落就要好得多,因?yàn)橐h(yuǎn)小于地球,雖然質(zhì)量很大,但承受的壓力卻小得多。如果有比地球引力更大的星球,倒是危險(xiǎn)更大,不過除了氣態(tài)行星,太陽系還沒有這樣的星球,所以只要在地球上沒問題,整個(gè)太陽系也就沒什么問題了,而太陽系也就是星艦?zāi)壳凹夹g(shù)所能到達(dá)的極限了。


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