重型火箭(土星5,長9)直接登月與小型火箭分段登月有何差異?

時間 2021-07-12 01:09:32

1樓:孟德爾

多發組合曾經是美國登月計畫的備選方案。但題主說的空間站中轉是完全不同的另一件事。

通常所說的多發組合,是連續發射兩個飛船到月球軌道,到月球軌道交會。

多發組合的缺陷與火箭多機併聯的缺陷有點類似,你發射兩個火箭,元件數量差不多也要翻倍,故障率大幅提高。雖然火箭效能降低可以在一定程度上提高元件可靠性,但並不能抵消翻倍帶來的損失。再加上其他的改變,最終會導致成本的大幅提高。

還要考慮到,登月的本質是「專案帶科研」,登月的關鍵不在於登上去這個行為本身,而是通過登月競賽反映出誰的科技更強大。如果能開發出更強的發動機直接登月,就沒必要用差勁的發動機將就。

再說地球軌道空間站中轉的問題。

無論是美國還是中國,所說的多發組合都是指到月球對接,不會考慮在地球軌道對接。因為登月火箭的上面級必須使用高比衝的氫氧發動機,液氫的儲存時間不能太長,必須發射後盡快燃燒,讓火箭達到足夠進入月球軌道的速度。

如果是先進入地球軌道,再加速前往月球,要麼在等待過程中損失掉大部分液氫,要麼使用能長期儲存的燃料(比如登月飛船上用的肼基燃料,最差也得是甲烷液氧),這會導致運送的貨物大幅減少。無論是飛船直接對接還是從空間站出發都需要解決這個問題,可能需要空中加油。

當然,如果是兩個火箭同時發射,進入軌道立刻對接,前往月球,也可以使用低溫燃料。但技術難題實在有點多,在幾十年前乾脆就是不可能的。

因此,美國的下一步計畫仍然是月球軌道中轉。先在月球軌道建立空間站,然後載人飛船與登陸器到月球軌道與空間站對接。太空飛行員轉乘登陸器前往月球。

NASA在70年代曾經設計過地球軌道中轉的方案。當時進行的計畫除了太空梭外,還有太空擺渡船和空間站。太空梭只負責送太空飛行器去近地軌道,到同步軌道或者月球都要靠擺渡船運輸,空間站負責擺渡船的停泊、維修、加油。

隨著70年代美國戰略調整,只有太空梭依靠空軍的資助倖存下來,其他所有東西都沒了。

目前這個方案的繼承者是SPACEX,SPACEX無論未來如何發展,只要他們還想去火星,都需要突破空中加油這個難關。初步的設想是由星艦直接加油給另乙個星艦。這個方案足夠支撐未來的月球表面基地建設,但是離送人去火星還差很遠。

如果採用星艦接力加油的方式,成本會非常高。最經濟的方式仍然是使用核熱發動機的星際擺渡船(就是《火星救援》裡那個,但是它是核動力等離子發動機),但這是乙個全新的專案,而且用途很單一。

馬斯克的天才之處在於,雖然他設計的航天體系效率很低,但是體系中的每一種太空飛行器都能單獨使用。星艦就很典型,可以往近地軌道送貨,可以當作建立空間站的運輸工具,可以作為旅遊船,可以登月,可以搞地面運輸,哪怕它不能登火,至少可以用它賺來的錢開發能登火的工具。

2樓:wdq4587

多枚火箭方案並沒有什麼問題。美中國人只是當初正好造出了F1這種大推力發動機,布勞恩博士土星五號一裝就5個發動機,說不定也有為火星任務做準備的意思。

火箭這種東西不象船,大到一定程度就省不太多了(當然還是省的,不然馬斯克怎麼能連不鏽鋼也能用呢),中型火箭其實效率就不錯了,多次對接萬一一次不成功多發射幾次好了,軌道上組裝好最後再上太空飛行員就可以了。現在有電推,甚至可以月球軌道飛行器先飛過去。其實關鍵點是人上月球太花錢(有很多東西要研製),政治意義不太大,而不是現在火箭技術達不到。

3樓:陳鵬

成功率。

比如你的火箭發射一次的成功率是99%,那只需要打一發的方案總成功率就是99%,需要打兩發的方案總成功率是98.01%,需要打三發的方案總成功率97.0299%。

需要發射次數越多的組合方案,成功率就會越低。

4樓:Shiki

題主建議的方式就是載人登月中的 「地球軌道交會」模式,而阿波羅的直接登月模式是「月球軌道交會」。當年的地球軌道交會模式被否掉的原因也主要就是需要過多的發射次數和軌道對接次數,風險太大。而且現在的長征五號可靠性可能連地球軌道交會的任務也沒法保障啊,先完善了芯級再說吧()

5樓:大翔

我的一些不專業見解...

個人猜測登月需要的一些必要的重型裝置要採用分段投送也許不會減少多少對單次運輸的負擔,比如登陸與返回艙,這些都是實打實的大傢伙,也是質量的大頭,這個部分要分離的話現階段可能沒有什麼成熟的技術可用。不過軌道艙也許可以用這樣的方法與登陸部分分開運送。

題主可以在坎巴拉上模擬一下,這雖然是個遊戲但是作為乙個方案的模擬器還是有一定參考價值的。

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