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解讀馬斯克火星計劃:2036年我們在火星歡度國慶？( 三 )

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解讀馬斯克火星計劃:2036年我們在火星歡度國慶？

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Raptor 火箭發動機
Elon Musk 在大會現場也透露了性能大幅提升的奧秘——Raptor 燃燒室的壓力高達 300 bar(約等于 300 萬帕，也就是一平方米的面積上均勻承受 300 萬公斤的壓力) 。這個數值幾乎三倍于上一代的 Merlin 引擎，使得 Raptor 能夠以更快的速度拋出燃料的最終產物，從而獲得更大的推進力(反向動量) 。
解讀馬斯克火星計劃:2036年我們在火星歡度國慶？

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不同火箭之間的運輸能力對比
最終的結果是，BFR 在設計上擁有了將近 4 倍于土星 5 號的運載能力 。
除了更強力之外，它還有一個特點是采用了液態甲烷液氧火箭燃料(LOX/Liquid methane) 。在它之前，民用航天領域常見的液態火箭燃料組合包括“煤油/液氧”和“液氫/液氧”兩種，這兩種的制作相對容易 ， 但受限于使用地球上的資源 。而液態甲烷 液氧則可以根據特定的化學反應利用火星現有的資源進行再生 ， 從而讓火箭能夠“空著手”飛往火星 ， 而無需把寶貴的運載能力浪費在存儲回程。
為什么要造 ITS 系統?
看到這里肯定有人要問了 ， ITS 很大、很棒、很酷 ， 但是為什么要全新制造這樣一套系統呢?這實際上是 Elon Musk 現場一開頭解釋的問題，而回答實際只有一個核心：如何讓大批人類前往火星成為可能 。
Elon Musk 的目標也很簡單——讓每人前往火星的成本降到 20 萬美元 。這樣一來，才能讓“想要去火星”的人具備前往火星的“條件” 。
想要達到這一個目標，必須依賴航天技術的進步，并且在相關設備系統設計之初就納入考慮 。Elon Musk 也在現場列舉了其中比較關鍵的數個技術要點：
設備的重復利用率要繼續提高;
能夠在地球軌道實現二次補給;
在火星表面生產推進燃料;
使用恰當的推進燃料 。
這幾點已經在上文中設備的設計中有所體現 。比如設備的重復利用，推進器、補給用 MCT 飛船、火星客貨運 MCT 飛船都會重復利用，而且 Elon Musk 還在現場給出了一個很夸張的目標數字：
推進器要能循環使用 1000 次;補給 MCT 飛船要能夠循環使用 100 次;客貨運的 MCT 飛船要求相對嚴格一點，只使用 12 次 。
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火星上制備火箭燃料的化學反應方程
軌道的二次補給能力相對難理解一點 。因為火箭發射時候需要抵消地球引力并且與空氣阻力斗爭，這一個階段實際上是人類太空探索最浪費能源的一個環節 。而火箭相對小一些 ， 雖然單次載荷小 ， 但是在燃料的浪費上也相應的會少一些 。
但如果使用太小的火箭進行多次發射，無疑會增加太空物資對接的次數和難度 。最終的解決方案是首先確定前往火星的 MCT 飛船的大?。?再為其提供在地球軌道上二次補給的能力 。Elon Muck 還表示，如果不這樣做那么同樣能力的火箭將需要具備一次性使用的三級設計，并且大小會增加到 5-10 倍 。
最后需要解釋的是在火星制造燃料的意義，如果需要在離開地球(地球軌道)之初就攜帶從火星返回的燃料，那么將多消耗這些燃料自身重量 5 倍以上的額外燃料 。最終必須壓縮 MCT 飛船前往火星的負載能力 。
最終，一系列“小問題”解決方案結合而成的 ITS 系統，具備了大質量、低成本的將物質帶到太空的能力 。而這也可以視為 SpaceX 終于幫助人類邁出了地球引力的泥潭，提供了探索火星、乃至更遠星球的能力 。