宇宙世紀 UC 0000: Elon Musk 演講投影片 (快速解說版)

以下為 SpaceX CEO Elon Mush 在 IAC 會議的演講投影片 (快速解說版)

完整演講影片傳送門：
https://www.youtube.com/watch?v=H7Uyfqi_TE8
(Source: SpaceX, Elon Musk)

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Elon Musk 上台

抵達火星軌道的想像圖

太陽系主要星體比例尺比較圖，地球為下方左邊第 3 顆

地球與火星的比較，大小約地球一半、自轉週期相近、陸地面積相近

現今的狀態：沒有人可以上火星

以傳統方式 (阿波羅計畫形式) 每一人上火星需要 100 億美金成本

要達成火星殖民，運輸成本需要降低到美國平均房價 (20 萬美金)

降低成本的方法：完全重複使用、軌道加油、在火星表面製造燃料、使用適合的燃料

完全重複使用對降低運輸成本極度重要

737 客機，單次使用票價高達 50 萬美金，完全重複使用僅需 43 美金 (洛杉磯到拉斯維加斯機票)

如果不使用軌道加油，需要使用 3 節式火箭，發射尺寸與成本增加 5~10 倍

如果太空船不返回地球，成本將增加 5 倍，而且火星環境非常適合製造燃料

使用液態甲烷/液態氧氣的原因：縮小載具尺寸、便宜、引擎容易重複使用、火星表面具備原料

SpaceX ITS 的運輸系統架構圖
1. 準備發射 / 2. 第 1 節火箭返回發射台 / 3. 軌道加油船對太空船加油
4. 太空船出發前往火星 / 5. 火星大氣突入 / 6. 在火星表面補充燃料 / 7. 太空船返回地球
第 1 節火箭重複使用 1,000 次、軌道加油船重複使用 100 次、太空船重複使用 12 次

ITS 與人的比例對照
全高 122 公尺、第 1 節火箭直徑 12 公尺、太空船最大直徑 17 公尺

ITS 結構圖，使用碳纖維製作主要結構、低溫高密度液態甲烷/液態氧氣、燃料/氧化劑自體加壓
燃料/氧化劑自體加壓 = 將部分燃料/氧化劑流過高熱的引擎，使用汽化後的壓力來對燃料槽/氧化劑槽加壓

ITS 與其他火箭的尺寸與 LEO 地球低軌道運輸能力比較 (單次使用、不回收)
Falcon9 = 22.8 噸 / Delta IV Heavy = 28.3噸 / Falcon9 Heavy = 54.4 噸
Saturn V (阿波羅計畫) = 135 噸 / ITS = 550 噸

ITS 與 Saturn V (阿波羅計畫) 的數據比較
發射重量 3.5 倍、發射時推力 3.6 倍、LEO 地球低軌道運輸能力 4.1 倍 (單次使用、不回收)

ITS 使用的 Raptor 火箭引擎數據
使用次低溫液態甲烷/液態氧氣
Full-Flow Staged Combustion Cycle (FFSCC 全流量分級燃燒循環)
燃燒室壓力 300 巴 / 推力調整範圍 20% ~ 100%
海平面版本推力 3,050 千牛頓 (311 噸力) / 比衝 334s
真空版本推力 3,500 千牛頓 (357 噸力) / 比衝 382s

ITS 的第 1 節火箭數據
長度 77.5 公尺、直徑 12 公尺、淨重 275 噸、可攜帶燃料重 6,700 噸
使用 42 具 Raptor 火箭引擎
脫離時時速 8,650 公里 (比 Falcon9 的 6,600 KPH 略快，但低於 AtlasV 的 16,000 KPH)
約使用 7% 的燃料用於動力垂直降落

使用的 42 具 Raptor 火箭引擎中，只有最內圈 7 具的總成可以向量推力
其他的 35 具為固定安裝、無法向量推力

ITS 的太空船數據
全長 49.5 公尺、最大直徑 17 公尺
使用 3 具海平面版本 Raptor 引擎、6 具真空版本 Raptor 引擎
載人太空船淨重 150 噸、LEO 載運能力 300 噸
軌道加油船淨重 90 噸、LEO 載運能力 380 噸
前往火星載運能力：450 噸 (需使用軌道加油)