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[美国] SpaceX的火星梦:BFR综合讨论贴

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发表于 2019-3-23 18:28:53 | 显示全部楼层
bov 发表于 2019-3-23 13:19
直线距离2.57公里

这个距离对于Hopper这种级别来说完全足够,但是如果BFR真的考虑在这种地方发射的话,那就是完全不够了。
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发表于 2019-3-23 19:41:44 | 显示全部楼层
这应该是人类航天历史上最简陋的牵制释放装置了。



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 楼主| 发表于 2019-3-25 10:16:26 | 显示全部楼层
最近图片,有一张不是新图,感觉已经具备点火条件,只是还有一些软性问题没解决。












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发表于 2019-3-27 16:02:15 | 显示全部楼层
贴吧搬运:

今年1月,我们对Elon进行了独家采访,他第一次解释了自己的全部想法和复杂的工程问题,解释了他决定用不锈钢建造星舰和助推器的原因。先前的火箭设计要求使用碳纤维,但基于耐用性、成本效益和延展性,Elon重新考量并使用了钢。
在这次采访的续集中,Elon深入探讨了实际穿越轨道进入太空所需要的东西,且看来火星会是个不错的公园。访谈继续:

瑞安 :未来的潜在太空游客是否了解太空旅行的实用性?
Elon:关于轨道和重力的一些基本概念,这是违反直觉的,因为它们不是我们所经历的。很多人认为,如果你上升得足够高,重力就会不见,这不是真的,地球的引力范围是无限的。你可能在宇宙的另一边—如果有足够的时间,如果你没有对于地球的相对速度,你就会回到地球。
Elon:重力的简单牛顿公式是F=G(m1m2/r2),重力常数乘以两个质量除以与质心的距离。所以,如果你要上升100英里,你和地球中心之间的距离不会改变太多。重力对你来说似乎是一样的,之所以有这种叫做零重力或微重力的东西,实际上是因为它在地球周围快速的缩放。火箭不能直线升空,它要做个弧,它只是短暂地垂直移动,然后翻转并加速到与地球表面水平。它水平运动的原因是因为它试图增加径向加速度,它向外加速。如果你在绳子上挥动一个球,比如说系绳球,你可以通过快速的摆动使它基本上保持水平,水平移动的原因是要增加径向加速度,所以你实际上想做的是,向外的径向加速度等于重力向内的加速度。所以你有净零点加速度,感觉就像零重力,但事实上,你就像一条绳子。
另一种方法是把它想象成漏斗里一颗大理石。地心引力在时空中就像一个漏斗,如果你在漏斗上的任何地方旋转一颗大理石,它就会滚到中间。,即使漏斗真的很大,这就是重力的样子。它会绕着漏斗的中心轨道运行,一开始非常缓慢,然后以每秒转数的形式加速,随着它越来越接近(底部),然后在中心时变得非常快,对吧?这就是重力。所以你得把大理石旋转起来,这就是你要让火箭做的。
瑞安:那么在火星上,再入大气层或进入大气层会有什么影响呢?
Elon:进入很难,真的,太热了。当你想到这些事情的时候,所有事情都叠加在一起了。比如,为什么进入这么快?这是因为你从一个很高的速度进入,你得把速度从疯狂高速降下来。在低地球轨道上停留所需的最小速度大约是抵达那里时声速的25倍。你通常要考虑5马赫才能到达那里,意思是你需要一个理想的30马赫的速度才能到达轨道,这样你才能以最终25马赫的速度体验到零重力,绕着地球旋转。在低地球轨道上,你将每90分钟围绕地球转一圈。让很多人吃惊的是,当你告诉他们国际空间站,它看起来是一个相当大的笨拙的结构,正在以每小时17000英里的速度绕地球运行,每90分钟完成一次轨道飞行。速度很快。
瑞安:我们来谈谈火星吧。你一定花了一些时间来思考在火星上最初的几分钟、几小时和几天吧?
Elon:火星上?
瑞安:在火星上
Elon:不完全是,我的意思是,不是那几分钟间隔。
瑞安:那是因为现在的重点是如何到达那里?
Elon,嗯,是的,你得去那里,那是件大事。我认为星舰也有利于在月球上建立基地。在去火星之前,我们可能会先在月球上建立一个基地。
瑞安:你能在月球上模拟火星阿尔法基地(Mars Base Alpha)吗?
Elon:这会有很大的不同,因为月球上的重力要小得多,而且月球上有大气层。但一旦你到了那里,它就相当容易管理了。这并不难,一旦你到了那里,就有很多工作要做,哦天哪,这不像我们在火星上!从敬畏的立场来看会是这种情况。但是如果你到了那里,你还活着,那么困难的部分就实现了,这是最困难的部分。
瑞安:但是当你到达那里前,为了食物,水,燃料,你要做些什么已经有计划了吧。
Elon:一旦你抵达那里,事情就相对简单了。
瑞安:食物,有什么计划?
Elon:我是说,食物的简单方法就是做水培。你基本上在地面上有没有油的太阳能电池板,把它供给地下水培,或者在地下,或者用电线、灰尘屏蔽。所以你可以确定你不必担心过度的紫外线辐射或者太阳风暴之类的事情。非常简单。你可以用土壤水培。土壤水培法很好用。你有太阳能,地面上有无遮挡的太阳能电池板来供给地下水培,在地下或者用电线隔离。所以可以确定你不必担心过强的紫外线辐射或者太阳风暴之类的事情。非常简单。你可以用土壤水培,土壤水培法很好用。

~~ To be continued

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发表于 2019-3-27 16:02:36 | 显示全部楼层
Elon:为营造一种户外的有趣的氛围,你会想要一个带公园的多面玻璃穹顶,这样你就可以不穿宇航服到处走走。最终,如果你将火星地球化,你就能不穿宇航服四处闲逛。话说回来,在接下来的100多年里,你必须要有一个巨大的加压玻璃穹顶。
瑞安:你是不是对那些说你不能将火星地球化的人感到不爽?
Elon:嗯:当然,你可以把火星地球化,为什么他们认为你不能?你完全可以。
瑞安:一旦抵达火星就可以制造燃料,你觉得这会是个问题吗?
Elon:嗯,这是一个棘手的工程问题,特别是在能源方面,你需要很多太阳能电池板,或者你需要一个核电站。那么,如果你有一个甲烷-氧气系统,这就是我们所说的,因为火星的大气主要是二氧化碳,而且有大量的水冰,所以你有二氧化碳和水,从中你可以得到甲烷和氧气,这是个简单乐高玩具,你有三种类型的积木,就是这样,碳、氢和氧。技术挑战是-发电,以及获取冰的好方法。土壤里有冰,但很脏,不一定都是冰状的。有时候就像是永久冻土之类的,如果你能在冰川附近降落,那里仅有少量的土,那会很有帮助。所以基本上你得去挖点冰。你会有一个冰开采工程挑战,还有一个发电工程挑战。这些就是你的问题,在火星上。合乎逻辑的做法是,把其中一艘飞船装备成一个推进剂工厂把它降落到火星上,然后你只需要一个小的矿工机器人去挖冰然后运回来,再去打开太阳能电池板。
瑞安:你希望从“洞察号”学到什么?你们有没有人在监督NASA的发现
Elon:当然,我们会关注任何关于火星的新发现,是的。我的意思是我们对火星了解的相当透彻。你知道吗,如果能更详细地了解水冰的高浓度在哪里是不是会更有帮助?你越能找到高浓度的水冰,你的矿工机器人就能做越少的工作,你而所需要做的工作也就越少,基本上就是加热土壤,蒸发水分,除去任何不是水的东西,要不要来点高纯度的冰?非常有帮助,更少的能量来加热它。
~~ To be continued

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发表于 2019-3-27 16:03:15 | 显示全部楼层
Elon: 然而,最难向人们解释的事情之一是轨道与太空。进入太空很容易,进入轨道很困难,到达轨道比到达你所说的“太空”要困难100倍,也就是说100公里处的卡门线上的大气相当稀薄任意点通常被称为“太空”。这是武断的,显然,如果太空是从100公里处开始,那将是一个巧合,我认为这是随机命名的,这样X-15飞行员就可以在50年代左右获得宇航员的机翼(徽章)。你不能在100公里的轨道上运行卫星,因为大气层仍然太厚。
瑞安:这是你最想与人沟通的事情之一吗?轨道与太空。
Elon:嗯,是的,巨大的(Giant),巨大的,巨大的差异。如果你想去到轨道上,然后从轨道上回来,这比去到100公里高度再回来要困难得多。不是说100公里就容易掉下来,但是如果你在100公里掉下来,你甚至不会把油漆烧焦。但是如果你是从轨道下来,除非你有一个隔热盾,你会被蒸发。懂了吧?流星一直飞来,但它们在接触地面之前通常会被蒸发或粉碎成很小的碎片,这很好。你不想成为流星。
(Elon的结束语):你需要一些东西让你完好无损地到达地面。

~~ The end
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发表于 2019-3-28 16:47:35 | 显示全部楼层
还没点火么?这都两个星期了,是不是出了什么关键的技术问题?
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发表于 2019-3-28 17:06:25 | 显示全部楼层
molan1988 发表于 2019-3-28 16:47
还没点火么?这都两个星期了,是不是出了什么关键的技术问题?

没点火,再拖延下去,我看轨道版的BFR都要搞好了。


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发表于 2019-3-29 16:32:48 | 显示全部楼层
转载一个贴吧翻译,对BFR再入方式的质疑。

2月18日消息,据国外媒体报道,SpaceX(美国太空探索技术公司)正在开发一种巨大的、完全可重复使用的发射系统,名为“星际飞船”(Starship),用于载人往返火星。
这家航空航天公司的创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)最近表示,他对飞船的设计进行了“彻底”的改变。一个变化是星际飞船有了不锈钢机身。另一种是隔热板,在着陆过程中会“流出”液体,冷却飞船,防止它燃烧。但是航空航天专家预计,星际飞船将面临巨大的挑战,包括可能摧毁飞船的隔热孔堵塞。
美国国家航空航天局(NASA)的一名总工程师表示,载人飞船登陆火星的难度,可能是该机构在这颗红色星球上做过的最困难的事情的100倍。
比登上火星困难100倍?SpaceX新火箭将通过排放燃料降温
由埃隆马斯克创立的SpaceX正在努力进行一个雄心勃勃的项目——让人类永久定居火星。
为了帮助人类实现这一愿景,马斯克的公司正在开发一种名为“星际飞船”(Starship)的大型、完全可重复使用的发射系统。
根据马斯克最新的描述,“星际飞船”被设想成一艘180英尺(约55米)高的宇宙飞船,它将在一个大约220英尺(约67米)高的火箭助推器上进入轨道。这艘宇宙飞船被设计成在近地轨道上加油,以便一次运送100名乘客和100多吨货物到火星。
但发射系统的成功或失败,以及马斯克支持人类的扩展计划——可能归结为最近两大设计变化的可行性,马斯克称这是“激进的”和“令人愉悦的反直觉”。
其中一个改变是,用不锈钢合金代替碳纤维复合材料建造宇宙飞船。但据美国航空航天工业专家称,最令人惊讶的转变是星际飞船将努力避免在火星和地球的大气层中燃烧。
马斯克表示,飞船将通过微小的孔洞“排出”火箭燃料来降温,而不是像美国宇航局(NASA)的航天飞机那样,依靠数千块厚重的瓷砖来保护飞船不受热。理论上,在星际飞船的钢铁外壳和炽热等离子体之间放置液体可以防止飞船的毁灭。
但NASA兰利太空技术与探索理事会(Space Technology and Exploration Directorate at NASA Langley)主任、航天工程师沃尔特·恩格尔隆德(Walt Engelund)表示,SpaceX能否研制出这种规模空前、设计独特的发射系统,还有待观察。
“大规模的进入、下降和着陆是NASA几十年来一直面临的挑战。我们花了很多时间,考虑了很多如何在火星上实现这一目标。“我们已经着陆了重达十吨的好奇号探测车——这是我们在火星表面着陆的最大的物体。”
从火星着陆的用于机器人充满人类的建设规模的船,恩格尔隆德说,“(究竟是)几个数量级”的实现,大约比好奇号着陆,更加困难100倍”,他说,“可以说是我们在NASA做过的最难的一件事。”
“这对我们和SpaceX来说都不容易”,恩格尔隆德说。
“星际飞船”为什么是一艘重型火箭飞船:抛光来反射热量
马斯克认为,他可以在2050年前在这个红色星球上建立一个自给自足的城市。他希望去火星的个人机票像地球上的房子一样便宜,而且往返机票是免费的。
马斯克计划用星际飞船超重型发射系统(Starship-Super Heavy)来实现这一目标。他说改用不锈钢合金是一种降低成本、加快系统建设的方法。
去年12月,马斯克在谈到这一变化时说:“星际飞船将看起来像液态银。”他还补充说,飞船将采用镜面抛光,以帮助反射热量——这是一种真正意义上的酷元素。


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发表于 2019-3-29 16:33:09 | 显示全部楼层
SpaceX即将推出的星际飞船和超重型火箭助推器(中间),以及NASA的土星五号月球火箭(左)和SpaceX的猎鹰9号火箭(右)

在接受《大众机械》(Popular Mechanics)采访时,马斯克解释说,按重量计算,钢的价格大约是SpaceX公司计划在9月底使用的轻质但强度超强的碳纤维复合材料的67倍。钢也比碳纤维更容易加工,允许更快的原型,并能更好地经受高温。

更重要的是,马斯克说,当钢接触到超冷液体时,它的强度“提高了50%”,包括星际飞船可能用来在太空中推进自身的低温甲烷和氧气。

然而,钢铁的问题是,它的材料又重又密。通用动力公司(General Dynamics)的阿特拉斯(Atlas)导弹的早期版本中,至少有一枚是用这种金属制成的。

然而马斯克表示,SpaceX使用钢材的方式有很大的不同,这将使重新设计的星际飞船更坚固、更耐用、重量更轻。他说,最终,材料的改变将改善火箭船在旧设计上的性能。

“我相信,不锈钢飞船将比先进的铝或碳纤维更轻,因为它的强度和重量相对于温度,并减少了对热屏蔽的需求”,1月份,马斯克在社交媒体上写道。

钢铁是坚韧的,它也不是不可战胜的,尤其是当它在大气气体中形成飞船的外壳时。马斯克对此似乎充满了信心。

像“流血”或“冒汗”的方式,为新火箭降温

马斯克说,SpaceX可能会用这种合金来制造星际飞船的外壳。这种被称为310S的材料通常被标榜为耐热金属,因为它含有大量的铬和镍(但它和厨房锅碗瓢盆里使用的钢材没什么不同)。尽管如此,310S钢在2000度左右开始与氧气发生反应并发生腐蚀,在2400度左右熔化。马斯克的想法需要实际检验。

下面这是SpaceX即将推出的星际飞船和超重型火箭助推器的图片。马斯克说,发射系统将由不锈钢合金打磨成镜面形式。

“星际飞船”可以以每小时19000英里的速度进入火星和地球的大气层。马斯克说,在这样的速度下,飞船腹部或身体的一部分,比如它的鼻子,可能会暴露在大约2700华氏度的温度下。

这艘火箭飞船需要高温保护,这就是为什么马斯克计划要求飞船在着陆时使用液体燃料进行冷却。

马斯克告诉美国《大众机械》杂志,他决定放弃像航天飞机那样的隔热瓦,以减轻飞船的重量,并避免受损或丢失的隔热瓦损害隔热板的风险。

相反,他解释说,“星际飞船”会从钢铁外壳上的小孔中“像流血一样”或“冒汗”的方式排出火箭燃料,而液体层会带走进入大气层时的灼热。

“在迎风的一面,我想做的是拥有第一个可再生隔热板。一个双层不锈钢外壳——就像不锈钢三明治”,马斯克说,“你在三明治层之间流动燃料或水,然后你在外面有微孔,非常小的孔。你实际上是在放水,或者通过外面的微孔放水。”除非你走近仔细观察,否则你是看不到它们的。”

他补充说,隔热板将通过加强星际飞船的钢体来发挥双重作用。

马斯克说,“据我所知,这在以前从未有人提出过。”

航天专家告诉媒体称,马斯克的说法是正确的,没有任何一艘宇宙飞船发射进入轨道后使用这种隔热板返回地球。但出汗或“蒸发”热保护的概念并不新颖,而且它在工程上一直是一个难以置信的棘手挑战。

洲际弹道导弹的冷却技术,都没有实现高效降温结果

以哺乳动物皮肤的形式,呼吸或“主动”冷却的方法,已经在地球上存在了数百万年。例如,当人体温度升高到过高时,微小的毛孔会排出汗液。这种液体蒸发带走多余的热量,防止过热。马斯克希望用这样的原理,给自己的新火箭进行散热。

至于让汗流浃背的宇宙飞船来散热,NASA在宇航员登陆月球之前,就已经开始摆弄自然冷却系统了。马斯克的想法并不是创新的。

“蒸发冷却的想法并不新鲜。这已经有几十年的历史了。

1965年,NASA申请了一项专利,建议使用宇航员的尿液冷却太空舱底部的隔热板。直到2006年,美国宇航局还花费了至少7万美元研究一种可充气的、可旋转冷却的隔热板,这种隔热板可以帮助航天器在火星着陆。

“冒汗”的宇宙飞船在冷战军备竞赛中也发挥了作用。1976年3月,美国国防部测试了一种用于再入飞行器的蒸发冷却方式。这种飞行器可以搭载洲际弹道导弹飞向太空,以每小时数千英里的速度再进入地球大气层,并用核弹头打击遥远的目标。

但根据美国空军的历史文件显示,该项目在20世纪70年代后期被取消,原因是有限的资金和“困扰开发工作的设计问题”。工程师们选择了更简单的“烧蚀”隔热板,这种隔热板可以在重返大气层时燃烧,从而使飞船和器材绝缘。

关于国防相关的透射热防护问题的信息大多是分类的。但研究太空运载火箭军事用途的航空航天工程师乔治·赫伯特(George Herbert)在一封电子邮件中告诉记者,“已报告和已知的问题包括堵塞的蒸腾洞。”

换句话说,青少年皮肤经常面临的一个挑战就是毛孔堵塞。即便是先进的航空技术,也没有改变这种现状。

“如果一只鸟在你的火箭上拉屎怎么办?”

1986年1月28日,美国宇航局的“挑战者号”航天飞机从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空。这次发射行为打扰了附近的鸟群。

1986年1月28日,美国宇航局挑战者号航天飞机发射惊动了鸟群

几位专家告诉记者,他们对星际飞船隔热罩设计中的堵塞问题感到担忧。

恩格尔隆德说:“你可以想象,如果它们是微小的毛孔,堵塞这样的东西并不难。”

曾协助调查NASA的“哥伦比亚号(Columbia)”航天飞机及其机组人员失踪事件的德韦恩·戴(Dwayne Day),设想了这艘星际飞船在地球上任何发射地点都会面临的一种令人烦恼的常见情况。

“如果一只鸟在你的火箭上拉屎,它堵住了几个洞,然后当火箭返回时,没有冷却剂从这些洞里出来,飞船的那个部分过热了怎么办?”戴表示非常怀疑马斯克的设计。

恩格尔隆德说,他在NASA高超音速风洞的测试中发现冷却系统堵塞的问题。在这些实验中,研究人员将车辆的比例模型放入隧道中,以研究它们的性能。在一些测试中,隔热板将液体抽入飞船皮肤下方的通道,使其冷却,但并非所有的飞船都存活了下来。

“我见过这样的例子,你会遇到一个堵塞的通道……”它会立即导致磨损。“飞船将在高超声速风洞中消失。它几乎蒸发了,有这么多的能量和热量。

马斯克表示,使用甲烷作为冷却剂可能比水更好。

他在上个月发布的信息说:“水的快速蒸发可能会违反直觉,导致水突然冻结,堵塞冷却通道。”

但恩格尔隆德也看到了甲烷选项的挑战。当暴露在高温下时,碳氢燃料(如甲烷)中的碳原子会“结焦”或粘在一起变成固体。这样的碎屑可以堵塞细孔等结构。

恩格尔隆德说,“我对此非常担心。”他补充说,另一个大问题是燃料中的杂质,这也会导致堵塞。

恩格尔隆德说,解决这些问题的一种可能的方法是增加比看上去必要的更多的孔隙,“以防一小部分小孔堵塞,或者冷却剂流入这些小孔的通道堵塞。”

除了鸟粪和堵塞等问题外,火星上还飘着细尘。这可能会滞留在星际飞船的燃料渗出孔中,在这颗红色星球上可能很难找到并清除这些堵塞。

恩格尔隆德说,“一般来说,像这样的大型主动探测系统需要进行检测和认证,特别是在火星上,你没有大型高塔可以爬上去进行检测”。“我想你可以用无人机,也许这就是他在想的事情。”

如果马斯克这次失败了,专家也相信SpaceX终究会实现

最近,马斯克只分享了星际飞船最新设计的一些片段,并没有像过去那样向公众展示完整的图片。

但马斯克在去年12月表示,他将“在3月到4月提供详细解释”,等待该公司在德克萨斯州建造的“测试漏斗”原型机成功发射。

与此同时,马斯克分享了一段视频(见上图),似乎是在展示一种金属隔热板在星际飞船上的测试。目前尚不清楚SpaceX公司在“蒸发冷却”概念上进行了多少研究。

赫伯特说,“如果他们没有努力实现自己的目标,这将是一个巨大的风险。但如果他们真的这么做了,他们的新设计可能会成为真正的赢家。”

恩格尔隆德说,如果它不起作用,对马斯克的星际飞船来说,也不一定是死胡同。

恩格尔隆德认为“他可能会发现这种方法站不住脚,或者证明或测试成本太高,他可能会找到更好的办法。在他的职业生涯中,他真的很擅长这个。”

SpaceX还预计,随着工程师们努力让“星际飞船”成为现实,公司将不断进行调整和改变。

一名该公司代表在一封电子邮件中回复记者称,“我们正在使用与猎鹰1号(Falcon 1)、猎鹰9号(Falcon 9)、猎鹰重型(Falcon Heavy)和猎鹰计划(Dragon program)相同的快速迭代设计方法。”他指的是该公司最新的火箭和宇宙飞船设计。

但SpaceX拒绝将“星际飞船”与美国宇航局的“好奇号”漫游者进行任何比较。
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发表于 2019-3-29 16:52:09 | 显示全部楼层
吃客信条 发表于 2019-3-29 16:33
SpaceX即将推出的星际飞船和超重型火箭助推器(中间),以及NASA的土星五号月球火箭(左)和SpaceX的猎鹰9号火 ...

有原文链接吗?这个翻译看起来稍微有点难受
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jinhe 发表于 2019-3-29 16:52
有原文链接吗?这个翻译看起来稍微有点难受

我也没看到原文,但是感觉他这个说的挺有道理的,这么密的孔洞,随便来个啥塞上就会堵住,然后就会升温,然后就哥伦比亚二代了。
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 楼主| 发表于 2019-3-30 20:05:32 | 显示全部楼层
老马对于深空探测开的脑洞,目标是科伯伊带小天体“天涯海角”,基于BFR

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 楼主| 发表于 2019-4-2 12:56:23 | 显示全部楼层
当地晚上八点多,突然闪了一阵大火,然后又恢复正常,总感觉要出事情。




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 楼主| 发表于 2019-4-3 10:54:36 | 显示全部楼层
SpaceX的304不锈钢版“德州高压锅”正在测试中,每天都感觉他距离”原地爆炸“更近了一步。有网友问老马为啥还不点火,老马回复称遇到了低温推进剂结冰问题,正在着手解决(Some challenges with ice formation in the cryogenic propellant prevalves.)
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