它(差点)是史上最大的火箭,却开启了一条“傻大粗”的路线图

如果你觉得像埃隆马斯克那样,把29台发动机绑在一根粗壮的火箭的屁股上,太过夸张的话。

那么,把它们换成一个如何?

用一个巨大无比的发动机,带着一个巨大无比的喷口,将直径23米,高度150米,重量18000吨的火箭,推上天空,如何?连土星五号放在它的边上都是这副怂样,一个喷口就能将其整个第一级,连同里面的5台F-1引擎吞掉了。是不是更加夸张呢。

所以呀,埃隆马斯克的步子还是迈得小了一些,不如他的前辈,设计出了这枚怪物的美国工程师罗伯特特鲁克斯。

这枚怪物,想必很多人不是已经很熟,就是略有耳闻了——海龙。

由于太过巨大,它只能在海上组装、沉到海里面发射,但是却拥有将整个国际空间站一次性发射上天的能力,不管是重量还是尺寸,都没问题......不过,展开起来可能要稍微麻烦一点。

所以今天,我们就来简单聊聊几个关于它的,可能大家都比较感兴趣的疑问。第一,为什么这个怪物会被设计出来?第二,埋在海里面发射到底异想天开还是绝顶聪明?第三,既然都设计出来了,甚至还进行了大量的验证,为什么最终却放弃了呢?

上个世纪60年代,人们普遍相信,很快,人类就会在太空中生活了。

不管是移民外星,比如月球或者火星,还是待在太空,比如空间站或轨道城市,总之,成千上万的人,将会带着成千上万吨物资,离开大气层。在这种情况下,什么最重要,运力最重要呀,而且是便宜的运力最重要。

于是,火箭的设计方向就有了。

罗伯特特鲁克斯正是这个时候冒出来的,他是一位美国海军上尉兼火箭工程师,当然也是美国火箭工程的先驱之一。他的团队,正是二战结束时,德国火箭工程师们汇 的对象,其中就包括了设计出土星五号的冯布劳恩。

比布劳恩更加激进,虽然土星五号已经大的有点不可思议了,但特鲁克斯认为,它还是不够大。因为,他坚信一点,火箭的成本之所以很高,并不在大,而是在复杂。那么,怎么才能极限拉低成本呢,造非常非常大,但却非常非常简单的火箭嘛,这就是海龙了。

它的尺寸我们已经说过了,那就说它的简单吧。简单到什么程度,基本上你可以这样来理解,它就是个带着喷嘴的高压罐。燃料和氧化剂不是靠涡轮泵喷进发动机里面的,因为那个太复杂了嘛,而是靠储存在罐子里的高压氮气来推出去的。

这种火箭发动机的工作方式叫做“挤压循环”,我们以前专门讲过,是一种非常原始的方式。但是,你不能说它没有效果,只是,效率很低罢了。但效率低怕什么,只要能保证我成本够低,不就可以了吗。

你看,结构简单,成本低吧;回收方便,成本低吧。对了,海龙人家还是设计来完全可回收呢,一、二两级都是可回收的。而且回收起来还更简单方便,直接掉回海里面就可以了。它不怕落水的时候撞变形吗?不怕,首先,它确实也带了一个可以展开成伞状的结构,能起一定的减速作用,其次,人家全身都是钢结构的,很皮实嘛,而且,这不成本又低了吗。

你别以为这种造火箭的路数是个死胡同,实际上,它还由此诞生了一种叫做“傻大粗助推器”的火箭类型。抱歉我也不知道我叫的对不对,英文原文是“Big Dumb Booster”,字面上,就是这个意思了。

它说的是一类设计简单、体积巨大,只考虑运行成本不考虑运载效率的,五大三粗的火箭了,其典型的代表就是海龙了,当然也有其它的现代版本,以后找机会咱讲讲。

关于效率低这个问题,到底多低呢,我帮你对比一下就能感受到了。海龙和星舰,都号称具有往近地轨道运550吨载荷的能力,但是前者的自重达到了18000吨,而后者是10000吨,意味着效率几乎翻倍呀。

好,第一点差不多就讲到这里,来讲第二点,埋海里发射。首先,这么大个家伙,自然是无法在陆地上制造和发射的。一是造出来也运不走,二是它一个比土星五号第一级还要大的喷口,放哪儿喷,都会先将发射台给喷化掉的,更不要说巨大的噪音了,只能是在海里面发射。

于是,怎么做呢,你看在它的喷嘴下面,是围了一圈水箱的,等到了发射场,只需要向里面灌满水,它就能自然的立起来了。

整个第一级全都是埋在水里面的。埋水里能发射吗?当然可以,因为火箭都是自带氧化剂的呀,不怕水里面没空气。而且,早在二战期间,从水里面发射火箭的技术就已经有应用了,只是规模远小于海龙罢了。

于是为了验证大如海龙这样的火箭能否照样在水下工作,美国人也做了不少测试,其中就包括改造了一枚海军的海马火箭,先在水面上点燃后再慢慢没入海里,看看发动机的燃烧能不能保持稳定。实际上,不仅稳定,还大大的减少了冲击波,反而是更好了。

可见,海里面,真的是一个非常好的发射平台,它“坚不可摧”,因为本来就没有固定的形状嘛;它不需要什么支撑,水压就是最好的稳固器;它还有效抑制了噪音;它还能让火箭的燃料就地取材,直接电解出氧和氢,等等。只要龙王不生气,我们大可以继续这么干下去,把它发扬光大。

好,第三点,它为什么只停留在了图纸上呢,看起来至少值得一试呀,按照美国人什么都敢试的逻辑来说。

很简单,没钱试了嘛。越战把美国拖入了泥潭,NASA的预算一降再降,这种风险又大、收益又小的项目,自然是要砍掉啦。而且,还真砍对了。你看后来的几十年,人们预期中的太空生活,展开了吗?完全就没有,所以这种超大载荷的运力,是做出来也会浪费的呀。

好了,这就是今天的故事。视频链接在此,推荐你继续观看。