太空探索2.0时代:更多,更快,更廉价

5月30日 , 埃隆·马斯克的 SpaceX用“猎鹰9 Block5”可复用火箭发射“龙2”载人飞船 , 成功运送2名宇航员进入太空、抵达国际空间站 。 这是人类历史首次非政府主导的私营载人航天发射 , 看似不过是人类征服太空进程中的一小步 , 但实则是意义非凡的一大步


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"龙2”载人飞船抵达国际空间站 |https://www.businessinsider.com

众所周知 , 革新性的技术进步 , 可能在诞生之初毫不起眼 , 但真正的潜力与影响 , 则会在未来一个时段之内逐步兑现成真 。 可以想像的是 , 当SpaceX在技术上更成熟、完成多项降成本整合后 , 其发射报价可能会再降低30%-35% , 至4,300-4,000万美元/次发射(成本可能会降到1430万~1060万美元/次) , 以应对国际商用火箭发射市场上出现的其他竞争对手 。

可复用火箭推动下的低成本航天 , 对ULA(联合发射联盟 , Lockheed Martin、Boeing合作)、ESA、JAXA等动辄2-5亿USD/次的传统运载火箭来说 , 无疑是一种颠覆性的降维打击 , 进而重塑人类对太空的探索与开发模式 。

从SpaceX到火星
皮卡:马斯克的布局

作为当代科技创新、产业创新、商业模式创新的领军人物 , 埃隆·马斯克的一言一行 , 每每引发产业震动、社会热议 。

从SpaceX(太空探索技术公司)、特斯拉、到SolarCity(太阳城)、Starlink(星链) , 作为现实中的 “钢铁侠” , 马斯克名下整个产业投资布局表面看似杂乱无章 , 违背市场与投资准则 , 甚至太过颠覆性、科幻性 , 但如果深入研究 , 就会发现其富于深意的内在逻辑 。

首先我们拿一个小小的技术细节做切入点:SpaceX下一代Starship(星舰)巨型火箭 , 设计参数为42台“Raptor”发动机、起飞推力约128MN、真空推力约138 MN , 火星轨道运载能力达100吨、近地轨道运载能力(LEO)约550吨 。

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SpaceX下一代巨型火箭“星际飞船”想象图 |https://www.geekwire.com

这样一个庞然巨怪 , 其结构和蒙皮却不使用科幻级航天材料 , 而竟是301不锈钢 。 这种设计理念背后的考量 , 首先是降低成本 。 先进航天级碳纤维材料的成品价超过200美元/kg , 而301不锈钢原材料仅3美元/kg , 这种廉价材料加可复用材料的结合设计 , 将使太空发射火箭的价格实现“跳水”级的下降 。

但是 , 301不锈钢加工难度大、材料比重大 , 怎样才能在确保结构强度、耐热性基础上 , 有效降低火箭结构重量 , 且能成型直径9米的超大件呢?

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Starship的不锈钢结构框架 , 非常轻薄 , 加工难度很大 |https://www.geekwire.com

且看特斯拉那造型怪异、如同“手工耿”风格的不锈钢皮卡CyberTruck , 同样采用301不锈钢作为主要材料 。 由于这种材质硬度太大 , CyberTruck在设计中不得不减少弧线、曲面 。 马斯克的机械加工团队 , 正是探索通过这种皮卡量产 , 充分掌握301不锈钢加工工艺 , 解决这种坚硬材料加工的种种难题 。

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