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10億美元的火箭當煙花放?別急著取笑,馬斯克背后的野心不可小覷

白昼之梦 2023/04/30

2023年4月20日,美國太空技術探索公司(SpaceX)發射的號稱「史上最強火箭」的「星艦」重型運載火箭在萬眾矚目下發射,結果幾分鐘后就在空中爆炸,成了一個大大的「煙花」。

SpaceX的這一次發射在不僅同步直播,并且在世界范圍內引發了極大的關注。奇怪的是,眼看著計劃失敗了,卻幾乎沒人落井下石,很多航天領域的專業機構反而都「給予好評」。

我們《中國航天報》更是評價「星艦」的首飛失敗是「 航天創新從來不易」。

這投入了幾十億美元產生的計劃,在天空炸成了煙花,可以說失敗得一塌糊涂,為什麼還有這麼多人給予掌聲呢?

聞所未聞的火箭

在「星艦」發射之前,整個公司從上到下,包括spaceX的老闆馬斯克,對于這個火箭的發射成功都是不抱什麼希望的,用國內的話來說—— 以這個火箭的構造,只要不炸在發射台上,就算成功。

這就有人好奇了,這發射火箭動不動就上億元的投入,炸的看起來是火箭,實際上都是白花花的銀子啊,甚至SpaceX的員工看到爆炸的時候都是毫無反應,難道一點都不心疼嗎?

為了回答這個問題,我們先來看一看——「星艦」火箭,到底是什麼?

這個號稱「史上最強火箭」的「星艦」高度達到了驚人的120m,起飛品質5000噸,推力大概7600噸以上,是 世界上推力、載重最大的火箭

同時也是馬斯克「夢想」的重要工具,設計時的目標可以運載人類和貨物到月球、火星其他深空目的地。

星艦最大的亮點,并不是在「大火箭」上面,而是—— 造價便宜、同時可回收。為了廉價,這個「星艦」使用了一些人類聞所未聞,想都不敢想的設計。

舉個例子,現有的火箭材料為了保證火箭能夠抵御住在高速穿越大氣層時產生的高溫,使用的都是鈦合金、鈹合金等材料的同時,加入了有機合成樹脂,造價相對較高。

馬斯克在美國國家科學聯席會議上的時候,提到過原來試圖使用的幾種材料——碳纖維、鋁鋰合金(spaceX的獵鷹九號外殼使用),但是這兩個材料有一個問題——貴!

這個火箭是商業火箭,發射的成本必然是要控制的。

鋁鋰合金算下來每公斤40美元(折合人民幣250塊左右)呢,使用下來整個火箭造價太高了。

馬斯克糾結萬分之后,選擇了一種其他國家想都不敢想的材料: 不銹鋼

馬斯克選擇使用的是301系的不銹鋼和自己研制的30X系不銹鋼。301系不銹鋼突出一個便宜,幾美元就一公斤,日常生活中普遍使用于浴缸、熱水器等地方。

也就是說,馬斯克用熱水器、浴缸常用的材料,造人類歷史上最大的火箭。

與此同時,火箭的發動機是spaceX自主研制的全球首個分級燃燒循環發動機——猛禽,這個發動機可以提供240噸以上的推力,而每台生產成本僅僅為25萬美元,星艦通過33台發動機聯動來提供推力。

加上火箭一級、二級能夠回收的預想,成功后每次的發射成本僅僅為——200萬美元,按照進入太空有效荷載2000噸計算,相當于運輸1公斤的物品進太空成本為10美元左右。

在人類的歷史上,與星艦動力類似的波音SLS火箭每次發射的費用為40億美元,兩者之間整整相差了2000倍。

這樣廉價的「不銹鋼大火箭」,在很多人的預想當中基本就是會炸在發射台上的,結果這個火箭居然飛起來了,并且通過了運載火箭的最大動壓點,也印證了火箭設計的合理性。

這也是很多國家及專業人士給予「高度評價」和掌聲的重要部分,這個火箭的這次飛行,代表了一個很重要的航天歷史里程碑——

真正意義上 商業廉價航天的起步。

商業廉價航天

一項技術從高價推出,再到普及到民間,要經歷很多事情。

上個世紀,中國香港和內地風靡了一種通信工具叫「大哥大」,當這種昂貴的移動通信工具出現的時候,因為價格問題很多人都用不起。

而作為通信行業真正產生革命技術變革的,是20世紀初的廉價又好用的「小靈通」。

通常來說,一個產業鏈在發展的歷史中都會出現革命性的變革,通常的辦法有兩種:

一、向上突破技術瓶頸,如蒸汽機的出現帶動工業革命;

二、降低技術成本,如百年前汽車的自動化生產線讓汽車的生產成本大幅度降低,讓汽車大范圍使用。

如同智慧型手機逐漸降低技術成本,大規模普及之后從生產到應用,支撐起了無數的新興產業, 馬斯克現在也是打算走「大哥大」變成「小靈通」的路線,實現商業火箭廉價化。

航天產業現在能夠穩定地發射上去,但是受限于單次發射成本太高,多數公司是用不起的, 無法形成商業圈

馬斯克的想法就是通過現有的技術手段,大幅度降低技術成本,讓商業航天變得「廉價」起來,豐富整個「航天產業」。與此同時,也能夠進行「太空商業開發」,開發出大量的新興產業。

「太空商業開發」這樣十分具有科幻感的詞語,在很多國家都是作為未來計劃列入的,如建立月球基地、建立太空基地等等,可現在受限于運載火箭的投送成本,大家都只能「想想」。

然而,當廉價航天征得實現的時候,就不是「想想」了,這意味著——人類擁有了一定程度廉價向太空大量運輸資源和開采太空資源的能力。

為了達到這個目標,很多國家都在設想可回收的「廉價」運輸方式,可惜到現在,大家都沒定論。

馬斯克的星艦對于各國來說都是在探路,也可以為這條人類廉價進入太空提供思路。這條路地球上至今為止沒人走過,到底能不能成,得有人走了看才知道。

在人類的歷史上,開創一項新產業的時候幾乎都有技術「炸過」,任何技術都是靠不斷的失敗來迭代推進的。這次的星艦雖然「炸了」,可是其成功部分提供的技術思路對于整個人類來說都是極其有用的,當然也會有人送上掌聲。

結語

在一部科幻作品中,人類已經實現了宇宙航行,當問到人類為什麼選擇宇宙航行時,劇中說了一句話——

「不愿意被重力束縛住靈魂」

在人類的歷史上,通往未知的地方都是十分重要的嘗試,如持續了千年的航海。對于探索地球之外的太空產生的向往也如同大海一般,常被稱為——星辰大海。

猛禽重型助推器推動著星艦一路起飛,看著在空中飛行的軌跡,也預示著人類作為共同生存在地球上的群體,前往未來的下一步。


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