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SpaceX 的“火星运输系统”由一枚超重型火箭 BFR(非正式名称 Big Fucking Rocket),一艘客运版飞船 MCT(非正式名称 Mars Colonial Transporter),一艘货运版 MCT 飞船组成,这是超重型火箭 BFR。
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这是 SpaceX 公司“星际运输系统”与“土星五号火箭-阿波罗飞船”组合体大小比较。
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前往火星时,BFR 火箭先发射客运版 MCT 飞船前往地球轨道。在与 MTC 飞船分离后,BFR 箭体将在 20 分钟内返回地球,随后 BFR 将满载燃料的货运版 MCT 飞船送上太空,与客运版 MCT 飞船对接补给加载燃料,补给完成后客运版 MCT 出发前往红色星球,货运版 MCT 飞船则返回地球。货运版 MCT 升空一次可补给三至五艘客运版 MCT 飞船。
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BFR 火箭箭体高度 77.5 米,干重 275 吨,推进剂重 6700 吨。火箭底部装备 42 台猛禽发动机,海平面推力 128MN,真空推力 138MN,可重复使用 1000 次,真正实现火箭复用民航飞机化。BFR 火箭推进剂使用液氧和甲烷。
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火星大气拥有丰富的二氧化碳,两极和地表以下存在丰富的水冰与干冰。工程人员可以利用萨巴捷反应,以水与二氧化碳为原料生产出氧气与甲烷,而这恰好是 BFR 火箭的推进剂。
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猛禽发动机是 SpaceX 火星殖民计划的关键,将被应用在 SpaceX 载人火星任务的 BFR 超级火箭上。就在马斯克演讲前两天,他在社交媒体上公布了 SpaceX 正在研制的新一代液氧甲烷火箭发动机--“猛禽”(Raptor)试车照片。
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BFR 火箭底部将装备 42 台猛禽发动机,与现在猎鹰 9 号火箭使用的开式循环梅林 1D 发动机不同,猛禽发动机使用较为先进的分级燃烧循环方式。猛禽发动机也是首款使用液氧甲烷的“全流分级燃烧循环”发动机,这使得它非常独特。在这种设计下,涡轮机的工作温度更低,因而发动机的寿命得到延长,效率也更高。而且燃烧室的压力可以更大,支持更大的比冲。
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MCT 飞船长 49.5 米,最大直径 17 米,该飞船分两种,一种是运载乘客前往火星,干重 150 吨,满载 1950 吨,可运载 100 名乘客前往火星;另一种是补给飞船,干重 90 吨,满载 2500 吨。其中运载乘客的 MCT 飞船可重复使用 12 次,而补给飞船可使用 100 次。Spacex 将在火星上建立发射场,MCT 飞船将从火星表面升空返回地球。
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各国在役火箭与 SpaceX 三款火箭(猎鹰 9 号、重型猎鹰、BFR)在近地轨道运载能力的对比。
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这是 MCT 飞船有效载荷重量与地球-火星飞行时间之间的关系图。