10月13日，美国SpaceX公司进行了可重复使用重型运载火箭“星舰”的第五次试飞，史无前例地使用发射塔回收了巨大的火箭一级助推器，而二级载荷还成功落入预定海域，本次发射获得了圆满的成功，创下了多项世界纪录。
从发射成本来看，“星舰”堪称登峰造极
长期以来，由于航天发射成本极其高昂，每公斤载荷发射成本高达1万美元以上，导致没有几个国家玩得转。高昂的发射成本也大大制约了人类探索太空的发展速度。
Space X公司的伟大之处在于，把高大上的航天发射变成平民都触手可及的行业。
“星舰”的最大优点在于发射入轨成本相比以往任何一款运载火箭来说都极大降低了，据称每公斤发射成本将降低到10美元，远远低于一次性使用运载火箭（每公斤发射成本1万美元）。今后一旦“星舰”技术成熟，一个50公斤重的人类进入太空的成本可能也就几千美元，届时，绝大多数科技公司都有能力参与太空活动。
为了降低发射成本，“星舰”在箭体材料成本、发动机成本和燃料成本三方面都做了巨大努力。
为了降低箭体材料成本，“星舰”箭体大量使用廉价的不锈钢材料制造，每公斤价格仅3美元，整体结构设计尽可能简单，不采用捆绑式设计，以便于降低制造难度。
为了降低发动机成本，该火箭一级和二级都使用“猛禽”全流量液氧甲烷火箭发动机系列型号，一枚“星舰”一级就需要33台“猛禽”火箭发动机，二级需要6台“猛禽”火箭发动机真空版+3台普通版“猛禽”火箭发动机，总计需要42台“猛禽”系列火箭发动机。一枚“星舰”所需的发动机就足够凑足一个生产批次，有助于发挥规模效应降低生产成本。
为了进一步降低成本，“猛禽”发动机还大量使用3D打印技术生产零部件，极大减少“猛禽”发动机的零部件数量，从而降低生产复杂度，进而进一步降低生产成本。最终目标是通过规模生产，将单台制造成本降低到25万美元。
为了尽可能均摊箭体和发动机制造成本，“星舰”被设计成一级和二级都可以回收，多次重复使用。
为了降低燃料成本，“星舰”选用的是极其廉价的液态甲烷作为燃料，同时选用成本低廉的液氧作为氧化剂。据测算，“星舰”每次发射需要消耗约750吨液态甲烷，3000吨液氧，燃料成本约100～200万美元。
从科学技术角度来看，其实“星舰”也就只有3项值得学习的硬核技术
“星舰”是有史以来，人类制造并成功发射的最大运载火箭，还是最大的可重复使用火箭运载火箭。
别看“星舰”有多么巨大，但其实勉强称得上有重大突破的硬核技术就只有3项：1、全流量液氧甲烷火箭发动机技术，2、垂直降落回收技术，3、多机并联操控技术。
全流量火箭发动机最早由前苏联提出并组织研制，并取得技术突破，Space X公司在其基础上发展出了世界首款全流量液氧甲烷火箭发动机，并大大降低了生产成本，也算是有一定技术突破。
垂直降落回收技术其实美苏争霸期间，双方研制的探测器软着陆月球就已经掌握了，算不上多么难，无非就是多试验几次就能掌握，现在Space X公司开发的垂直降落回收技术差别在于要在尽可能节省燃料的前提下在大气层内垂直降落回收。
多机并联操控技术前苏联N-1重型运载火箭就做过，只可惜当年的计算机太落后，由计算机控制的操控系统不够灵敏，最终4次发射全部失败。但其中第3次发射和第4次发射，N-1火箭都已经成功升空几十秒，实际上已经证明前苏联通过N-1运载火箭已经初步掌握了多机并联控制技术。Space X公司开发的多机并联操控依托后发优势，现在的计算机性能远超上世纪60年代，操控系统的灵敏度自然也远超当年，说白了就是依托后发优势带来的技术红利。
这三项技术中最难的要数全流量液氧甲烷火箭发动机，如果造不出能够在几百℃高温下承受液氧腐蚀的特殊合金，那根本造不出这种火箭发动机。Space X研制的“猛禽”发动机最大的优点是推重比非常高，但造价却很低廉，比起动则千万美元的高压补燃氢氧发动机，足以堪称白菜价。
总而言之，“星舰”是一款在研发思路上具有开创性的运载火箭，它跳出了运载火箭追求纯粹高可靠性的固有思维，取而代之的是追求低廉发射成本的思路。尽管从技术上来说，它并不具备开创性，仍然只是对已有技术的改良，但却极大降低了人类进行航天活动的门槛，未来有利于快速提升人类进行太空活动的频率和规模。
比起一味夸赞“星舰”，我们更应该警惕美国利用这款运力巨大的可重复使用火箭以更低一个数量级甚至两个数量级的成本大量发射航天器，从而通过规模优势构建太空优势。试想一下，如果未来美国利用廉价的星舰大量部署太空激光武器站、红外预警卫星网络、光学侦察卫星网络、合成孔径雷达卫星网络等太空军用航天器，我国又该如何应对？
热门跟贴