10月13日，美國SpaceX公司進(jìn)行了可重復(fù)使用重型運(yùn)載火箭“星艦”的第五次試飛，史無前例地使用發(fā)射塔回收了巨大的火箭一級助推器，而二級載荷還成功落入預(yù)定海域，本次發(fā)射獲得了圓滿的成功，創(chuàng)下了多項(xiàng)世界紀(jì)錄。

從發(fā)射成本來看，“星艦”堪稱登峰造極

長期以來，由于航天發(fā)射成本極其高昂，每公斤載荷發(fā)射成本高達(dá)1萬美元以上，導(dǎo)致沒有幾個國家玩得轉(zhuǎn)。高昂的發(fā)射成本也大大制約了人類探索太空的發(fā)展速度。

Space X公司的偉大之處在于，把高大上的航天發(fā)射變成平民都觸手可及的行業(yè)。

“星艦”的最大優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)射入軌成本相比以往任何一款運(yùn)載火箭來說都極大降低了，據(jù)稱每公斤發(fā)射成本將降低到10美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一次性使用運(yùn)載火箭（每公斤發(fā)射成本1萬美元）。今后一旦“星艦”技術(shù)成熟，一個50公斤重的人類進(jìn)入太空的成本可能也就幾千美元，屆時，絕大多數(shù)科技公司都有能力參與太空活動。

為了降低發(fā)射成本，“星艦”在箭體材料成本、發(fā)動機(jī)成本和燃料成本三方面都做了巨大努力。

為了降低箭體材料成本，“星艦”箭體大量使用廉價的不銹鋼材料制造，每公斤價格僅3美元，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡可能簡單，不采用捆綁式設(shè)計(jì)，以便于降低制造難度。

為了降低發(fā)動機(jī)成本，該火箭一級和二級都使用“猛禽”全流量液氧甲烷火箭發(fā)動機(jī)系列型號，一枚“星艦”一級就需要33臺“猛禽”火箭發(fā)動機(jī)，二級需要6臺“猛禽”火箭發(fā)動機(jī)真空版+3臺普通版“猛禽”火箭發(fā)動機(jī)，總計(jì)需要42臺“猛禽”系列火箭發(fā)動機(jī)。一枚“星艦”所需的發(fā)動機(jī)就足夠湊足一個生產(chǎn)批次，有助于發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)降低生產(chǎn)成本。

為了進(jìn)一步降低成本，“猛禽”發(fā)動機(jī)還大量使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)零部件，極大減少“猛禽”發(fā)動機(jī)的零部件數(shù)量，從而降低生產(chǎn)復(fù)雜度，進(jìn)而進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。最終目標(biāo)是通過規(guī)模生產(chǎn)，將單臺制造成本降低到25萬美元。

為了盡可能均攤箭體和發(fā)動機(jī)制造成本，“星艦”被設(shè)計(jì)成一級和二級都可以回收，多次重復(fù)使用。

為了降低燃料成本，“星艦”選用的是極其廉價的液態(tài)甲烷作為燃料，同時選用成本低廉的液氧作為氧化劑。據(jù)測算，“星艦”每次發(fā)射需要消耗約750噸液態(tài)甲烷，3000噸液氧，燃料成本約100～200萬美元。

從科學(xué)技術(shù)角度來看，其實(shí)“星艦”也就只有3項(xiàng)值得學(xué)習(xí)的硬核技術(shù)

“星艦”是有史以來，人類制造并成功發(fā)射的最大運(yùn)載火箭，還是最大的可重復(fù)使用火箭運(yùn)載火箭。

別看“星艦”有多么巨大，但其實(shí)勉強(qiáng)稱得上有重大突破的硬核技術(shù)就只有3項(xiàng)：1、全流量液氧甲烷火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)，2、垂直降落回收技術(shù)，3、多機(jī)并聯(lián)操控技術(shù)。

全流量火箭發(fā)動機(jī)最早由前蘇聯(lián)提出并組織研制，并取得技術(shù)突破，Space X公司在其基礎(chǔ)上發(fā)展出了世界首款全流量液氧甲烷火箭發(fā)動機(jī)，并大大降低了生產(chǎn)成本，也算是有一定技術(shù)突破。

垂直降落回收技術(shù)其實(shí)美蘇爭霸期間，雙方研制的探測器軟著陸月球就已經(jīng)掌握了，算不上多么難，無非就是多試驗(yàn)幾次就能掌握，現(xiàn)在Space X公司開發(fā)的垂直降落回收技術(shù)差別在于要在盡可能節(jié)省燃料的前提下在大氣層內(nèi)垂直降落回收。

多機(jī)并聯(lián)操控技術(shù)前蘇聯(lián)N-1重型運(yùn)載火箭就做過，只可惜當(dāng)年的計(jì)算機(jī)太落后，由計(jì)算機(jī)控制的操控系統(tǒng)不夠靈敏，最終4次發(fā)射全部失敗。但其中第3次發(fā)射和第4次發(fā)射，N-1火箭都已經(jīng)成功升空幾十秒，實(shí)際上已經(jīng)證明前蘇聯(lián)通過N-1運(yùn)載火箭已經(jīng)初步掌握了多機(jī)并聯(lián)控制技術(shù)。Space X公司開發(fā)的多機(jī)并聯(lián)操控依托后發(fā)優(yōu)勢，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)性能遠(yuǎn)超上世紀(jì)60年代，操控系統(tǒng)的靈敏度自然也遠(yuǎn)超當(dāng)年，說白了就是依托后發(fā)優(yōu)勢帶來的技術(shù)紅利。

這三項(xiàng)技術(shù)中最難的要數(shù)全流量液氧甲烷火箭發(fā)動機(jī)，如果造不出能夠在幾百℃高溫下承受液氧腐蝕的特殊合金，那根本造不出這種火箭發(fā)動機(jī)。Space X研制的“猛禽”發(fā)動機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是推重比非常高，但造價卻很低廉，比起動則千萬美元的高壓補(bǔ)燃?xì)溲醢l(fā)動機(jī)，足以堪稱白菜價。

總而言之，“星艦”是一款在研發(fā)思路上具有開創(chuàng)性的運(yùn)載火箭，它跳出了運(yùn)載火箭追求純粹高可靠性的固有思維，取而代之的是追求低廉發(fā)射成本的思路。盡管從技術(shù)上來說，它并不具備開創(chuàng)性，仍然只是對已有技術(shù)的改良，但卻極大降低了人類進(jìn)行航天活動的門檻，未來有利于快速提升人類進(jìn)行太空活動的頻率和規(guī)模。

比起一味夸贊“星艦”，我們更應(yīng)該警惕美國利用這款運(yùn)力巨大的可重復(fù)使用火箭以更低一個數(shù)量級甚至兩個數(shù)量級的成本大量發(fā)射航天器，從而通過規(guī)模優(yōu)勢構(gòu)建太空優(yōu)勢。試想一下，如果未來美國利用廉價的星艦大量部署太空激光武器站、紅外預(yù)警衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、光學(xué)偵察衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等太空軍用航天器，我國又該如何應(yīng)對？