由埃隆馬斯克創立的航空航天公司SpaceX正在努力開展一項雄心勃勃的項目：火星殖民計劃。
為了實現這一願景，馬斯克公司正在研發一種名為Starship可重複使用的火箭飛行系統。
根據馬斯克的最新描述，Starship的船體高達55米，火箭助推器大約67米，這艘飛船是用來在近地軌道上進行加油，以便每次將100名乘客和100噸貨物送入火星。
這艘宇宙飛船的主要變化是用不鏽鋼合金代替碳纖維複合材料，但是據航空專家稱，最令人驚訝的是Starship試圖避免船體在火星和地球的大氣層中燃燒。
馬斯克表示，Starship不會依靠沉重的高溫陶瓷來保護艦體，而是通過微小的氣孔“排出”火箭燃料來冷卻自己。理論上，把液體置於飛船的鋼製外殼和它在大氣中摩擦時產生的灼熱等離子體之間可以防止飛船的毀滅。
但是NASA航天工程師Walt Engelund說，好奇號火星探測器是NASA的重要項目，它只是一個汽車大小的機器人，但是Starship項目是在火星上降落一隻住滿人類的“大船”，是“幾個數量級”的提升，大約是100倍，比好奇號著陸更難，是NASA做過的最為艱難的事情之一。
為什麼Starship變成了重型金屬火箭飛船？
下面視頻是馬斯克分享的Starship測試的金屬隔熱罩。
馬斯克在接受《大眾力學》的採訪時解釋說，鋼材比SpaceX計劃在9月底使用的輕質超強的碳纖維複合材料便宜67倍。鋼材比碳纖維更容易使用，可以更快地進行原型製作，並且可以更好地承受高溫。
馬斯克說，更重要的是鋼鐵的強度在接觸超冷液體時會提高50％，液體包括Starship可能用來推動自身穿越太空的低溫甲烷和氧氣。
然而，鋼材的問題在於材料緻密且重。馬斯克表示，SpaceX對鋼材的使用有很大不同，他們將使經過重新設計的Starship，使其更堅固，更耐用，重量更輕。
下圖，中間是SpaceX的即將到來的Starship和超重型火箭助推器，左邊是NASA的土星月球火箭，右邊是SpaceX的獵鷹9火箭。
什麼是“流汗和流血”的飛船？
下圖是，SpaceX即將推出的Starship太空飛船和超重型火箭助推器的插圖。
Starship可以以每小時3萬公里的速度通過火星和地球的大氣層，在這種速度下，船體的腹部的溫度會達到1480攝氏度。
這足以摧毀可能用於Starship外皮的鋼合金。這種合金材料被稱為310s，通常被稱為耐熱金屬，因為它含有大量的鉻和鎳。但是310S鋼仍然會與氧氣反應並在大約1090度腐蝕，大約1310處熔化。
所以，Starship的鋼材外皮的小孔中會流出水和火箭燃料，並且液體層會帶走大氣中的熱量。
而在迎風面，Starship想設計一個隔熱罩，類似於三明治的雙層不鏽鋼外殼，在夾層之間會有燃料和水，然後最外面的一層會有微小的孔，水和燃料會通過微孔流到外面。
下圖是，馬斯克表示，Starship發射系統將被拋光成鏡面般的光潔度。
但是這種“流汗”的概念並不新穎，哺乳動物通過毛孔排出汗水從而帶走熱量，防止體溫的升高，這個原理已經存在數百萬年了。1976年，美國國防部就試射了帶有蒸發冷卻功能的洲際導彈，但是由於資金有限和設計問題，該項目在20世紀70年代後期就取消了。
如果有一隻鳥砸在了火箭上怎麼辦？
下圖是，1986年1月28日，美國宇航局的挑戰者號航天飛機從佛羅里達州卡納維拉爾角發射，擾亂了附近成群的鳥類。
如果由於一隻鳥而堵塞了Starship的微孔該怎麼辦？這是冷卻系統的堵塞問題，在模型試驗過程中，部分模型由於堵塞而冷卻不到位，模型被燒燬。
馬斯克解釋說可以採用甲烷作為冷卻劑，因為水快速氣化會堵塞微孔。但是Engelund也反應說，碳氫化合物燃料中的碳原子（如甲烷）會“焦化”或粘在一起並變成固體，這樣的碎片可以阻擋像毛孔這樣的精細結構。
解決這一問題的可能辦法就是添加更多的微孔，萬一一部分微孔被堵塞，冷卻劑可以流向其它的微孔。
除了地球的鳥糞等，還有火星的細小塵埃，他們會通過細孔進入飛船燃料內，這些問題也是亟待解決的。
雖然SpaceX在發射Starship和登陸火星上面臨著巨大的障礙，但是專家們還是肯定了埃隆馬斯克富有創新性的工作。
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