星际基地之旅和对埃隆马斯克的采访

2021-08-07 18:48:08

2021 年 7 月 30 日,蒂姆·多德与 SpaceX 首席执行官、首席技术官和创始人埃隆·马斯克一起参观了 Starbase。本文包括 2 小时多采访的前 50 分钟的关键要点。马斯克再次强调制造被低估,设计被高估;开发生产系统比设计产品难 10 到 100 倍,据马斯克说,对于猛禽来说尤其如此。随着批量生产的增加,设计回合的工作量降至 0。例如,马斯克表示,设计闭式循环发动机很容易,但极其困难的部分是每吨推力的成本低于 1,000 美元。每架猛禽产生 230 吨推力,这意味着每台发动机的生产成本必须低于 230,000 美元。马斯克继续表示,在目前的运载火箭上,每吨轨道成本和每吨火星表面成本高出几个数量级。这就是将尽可能多的质量和复杂性转移到地面如此重要的原因。马斯克指出,Super Heavy 的干质量应该在 200 吨以下,尽管干质量是一个移动目标。发动机,包括安装质量,为 2 吨;燃料箱和液氧(LOx)箱大约有 80 吨;级间重量约为 20 吨,包括四个网格翅片,每个翅片重约 3 吨。马斯克指出,他希望能够将每个格栅鳍的质量减半。他进一步指出,目前一切都太重了,包括航空电子设备、格栅鳍和电池。格栅鳍目前是电动的,使用改良的特斯拉 Model 3 电机来驱动它们。继续使用特斯拉零件,电池目前是能量优化而不是功率优化,因为汽车需要几个小时的能量,而网格鳍只需要两到三分钟的能量。由于这些原因,马斯克指出,与 Starship 的大部分设计一样,电池是暂时的,电池质量可能会下降约 10 倍。助推器设计用于携带 3,600 吨推进剂,其中约 78% 是液氧。猛禽以 3.5 到 3.7 的混合比燃烧,这是富含燃料的,燃烧温度低于化学计量比,这会熔化发动机。马斯克指出,Super Heavy 的推进剂残留量(不能在不损坏车辆的情况下使用的燃料量)约为 20 吨,这明显高于猎鹰 9 号的 1 吨推进剂残留量。 设计优化马斯克指出,Super Heavy 的最终干重应该在 160 到 200 吨之间。一个有趣的注意事项是 Super Heavy 上的网格鳍不像 Falcon 9 上那样折叠,因为它们是另一种机制,它增加了不必要的复杂性、质量和故障模式。此外,假设它们没有处于高迎角,在上升期间展开的格栅鳍的阻力增加很小。使需求不那么愚蠢。这些要求绝对是愚蠢的;谁给你的并不重要。他指出,如果一个聪明的人向他们提出要求,这是特别危险的,因为人们可能不会对这些要求提出足够的质疑。 “每个人都错了。不管你是谁,每个人都有错的时候。”他进一步指出,“所有设计都是错误的,只是错误程度的问题。”

非常努力地删除零件或过程。如果至少有 10% 的时间没有将零件重新添加到设计中,则说明删除的零件不足。马斯克指出,这种偏见往往非常强烈地倾向于“让我们添加这个部分或流程步骤,以防万一。”此外,每个必需的部分和流程都必须来自名称,而不是部门,因为不能问部门为什么存在需求,但可以问一个人。简化和优化设计。这是第三步,因为聪明工程师最常见的错误是优化不应该存在的东西。加快循环时间。马斯克说:“你走得太慢了,快点!但是,在您先完成其他三件事之前,不要加快速度。”自动化。其中一个重要的部分是在诊断出问题后删除过程中的测试;如果产品以高验收率到达生产线末端,则无需进行过程中测试。此外,马斯克重申,他认为每个人都应该成为总工程师。工程师需要在高层次上了解系统,以了解他们何时进行了错误的优化。例如,马斯克指出,尽管两者同等重要,但与减少残留推进剂相比,减少发动机质量所花费的时间要多出一个数量级。马斯克指出,SpaceX 已经制造了 Raptor 版本 2 的部件,称为 Raptor 2,包括推力室组件。团队已经完成了涡轮泵的设计,预计将在 8 月底前准备好发射第一架猛禽 2。猛禽 2 将在 298 巴的主燃烧室压力下达到 230 吨推力,马斯克评论说“来吧……我们必须再增加 2 巴!” Raptor 2 具有更大的喉部,从而降低了面积比;这会导致比冲降低约 3 秒,但会显着增加推力。尽管具有较低的 ISP,但这可以使增压发动机更高效,因为它减少了重力损失。据称,SpaceX 将把 Raptor 的批量生产转移到 McGregor,但保留 Hawthorne 工厂用于开发引擎和 Raptor Vacuum 版本。

按照马斯克的五步计划,SpaceX 决定从 Starship 中移除推动分离系统,而是依靠角动量守恒来分离阶段。就在主发动机关闭 (MECO) 之前,Super Heavy 将其发动机万向节,使车辆开始旋转。 Starship 和 Super Heavy 之间的闩锁随后将松开,导致车辆漂浮分开;整个过程类似于SpaceX部署Starlink卫星的方式。这有两个目的,因为它在启动助推器翻转时将各个阶段分开,它需要进行助推回燃。除此之外,SpaceX 还决定从 Super Heavy 中移除专用的热气推进器。为了更换它,SpaceX 将通过四个间隔 90° 的通风口,使用油箱中的余量气体进行姿态控制。通过这些通风口给油箱通风,他们将能够在翻转过程中控制助推器的姿态。这样做的好处是可以使用余量气体(需要以任何一种方式排放)来为车辆做有用的工作。再次遵循马斯克的五步流程,马斯克概述了他乐观地认为 HLS 将不需要月球星际飞船顶部的着陆推进器。如果 SpaceX 能够证明用猛禽登陆月球不会在月球风化层中形成太大的洞,他们可能会从月球星际飞船上拆下推进器。虽然月球星际飞船的确切猛禽配置尚未确定,但它很可能与地球版本相同,具有三架海平面猛禽和三架真空猛禽。 “油箱和液氧 (LOx) 罐大约有 8 吨重。”马斯克说 80 不那么小的升力点也是实际的捕获点吗?我认为 Elon 不久前在推特上说,将使用这些点代替最初所说的网格鳍。但是,既然它们不折叠(更简单=更坚固),我们是否又回到了鳍片上。 SH 不需要 RCS 推进器来进行精细操纵吗?网格鳍在接近零速度时没有控制权,很难看到万向节如此精确。 Elon 说 6 bar 的油箱空量足以产生真空,但它会为此工作吗?还有……你能给埃隆后续的问题吗?就像如果不能消除 HLS 着陆引擎,它们会被加压吗?而 99.99999% 肯定是甲氧苄啶。他们是否需要将 HLS 抬离地面?

马斯克先生的照片是幸福亿万富翁的罕见例子。当你那么富有时很难快乐,马斯克先生达到了最佳状态。马斯克的工程哲学非常出色,喜欢听他将他们的过程清晰地阐明为 5 个步骤听采访,这个数字似乎与每个引擎有关(29 个引擎 58 吨)自从月球星际飞船和其他没有空气动力学的变体表面和TPS,没有能力重新进入地球大气层,他们没有理由拥有海平面猛禽。这几乎是给定的。该帖子称:“虽然尚未确定月球星际飞船的确切猛禽配置,但它很可能与地球版本相同,具有三架海平面猛禽和三架真空猛禽。”这确实意味着他们可能必须使用万向节真空猛禽才能登陆月球。最终结果是更高的有效载荷能力,或者更少的燃料从地球起飞。真空猛禽有更大的排气罩,因此万向节位置可能没有足够的间隙供它们使用。除此之外,您认为 RVac 更适合非返回变体是正确的。

我同意他们将需要更宽的安装模式,但只是假设他们会这样做虽然他们需要相当大的推力才能很好地摆脱地球引力,但他们在月球上着陆/发射所需的推力非常小。可能仍然需要真空猛禽在外部位置,着陆时万向节上的发动机要小得多,因为猛禽上的最小油门可能接近着陆所需的 10 倍。这篇文章(还没有?)包括关于发射场基础设施相对复杂性的一点,或者我错过了这一点🙂我真的想要一份关于特斯拉电池周围玻璃纤维的故事的抄本,这说明了“最聪明工程师的常见错误是优化不应该存在的东西”这是每个行业的每个人都应该阅读的故事。