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院士马斯克的首场发布会，吹了哪些牛？

2022-02-16 15:31

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

原创太空精酿果壳

2022年2月9日，美国国家工程院发布2021年度增补院士名单，SpaceX创始人伊隆·马斯克（Elon Musk）成功当选。这位现任世界首富，成功实现了“名利双收”。

“粗旷硬核”的发布会现场 | SpaceX发布会视频截图

而在两天后，SpaceX举行了又一次新闻发布会，这位新晋院士向大家重点介绍了人类史上最强火箭星舰（Starship）的最新进展。

发布会的地点就是位于美国得克萨斯州的星舰测试基地，甚至所有观众就围绕在一个简易的露天讲台、投影面板和两台火箭发动机旁边，果真是非常硬核的工业风格发布会。

那么，院士马斯克到底说了啥？

猛禽二代发动机现身

SpaceX的成名绝技是低成本、可复用、高可靠性的猎鹰9号系列火箭。之所以做到这些，根源就在于它的墨林（Merlin）系列发动机，尤其是成熟的1D版本。

多次重复启动、可变推力调节、超高推重比、多发动机并联工作等特点，使得猎鹰9号和猎鹰重型系列均使用这一款量产型发动机，火箭成本由此大幅降低。

猎鹰重型火箭的27台墨林发动机 | SpaceX

在星舰的发展过程中，发动机依然是最核心的技术突破点。为此，SpaceX花了很大力气研发新一代猛禽（Raptor）发动机。

猛禽发动机采用全流量分级燃烧循环，发动机燃烧室压力更大、比冲更强、寿命更长且推力更大。它采用更低成本的液氧甲烷推进剂，没有液氧煤油带来的积碳结焦问题，成本更低且可复用性能更强。

此前的星舰测试中，猛禽一代发动机性能优异，单台发动机185吨的推力是此前墨林1D的两倍，见证了星舰的成功原地回收测试。

猛禽发动机两个版本对比，可见二代更简洁，推力也更大 | SpaceX

而在这次发布会中，SpaceX正式官宣了猛禽二代的研发进展。

在测试中它的推力已经提升到了惊人的230吨，且整体结构大幅优化、更加紧凑高效，成本反而会降到初代版本的一半左右。在未来的研发中，预计它的推力还会进一步增加。

超重推进器B4，安装了29台猛禽火箭发动机，未来作为星舰飞船一级火箭的超重推进器将安装33台猛禽二代发动机 | BOCA'S BRAIN

SpaceX已经在新建的基地生产这一发动机，未来的生产效率预计可实现每日一台。这是一个很大的突破。实现量产，是让昂贵的航天研发能商业化盈利的根本。

此外，对于载人航天器至关重要的紧急逃逸能力，猛禽也给出了解决方案：未来的载人星舰飞船，将安装9台猛禽发动机，推重比大于1，足以在意外情况下让飞船安全逃离。

发布会现场的一代（右）和二代猛禽发动机 | Everyday Astronaut

工欲善其事，必先利其器。可以说，猛禽发动机，是星舰走向成功的核心基石。

来自东方的神秘力量——“筷子”

猎鹰系列火箭的火箭一级（助推器），作为现役唯一可复用的火箭，回收方式可选用地面定点平台和海上定点平台。自2015年12月实现首次成功回收之后，回收技术越发成熟，目前已成功回收超过100次，有4枚助推器突破了10次重复使用，这个数据还在不断增加。相应的，回收精度也在显著提升。

于是，采用更强推进系统的星舰干脆计划采用一个更大胆的回收方案：通过巨大的机械臂在空中接住降落回来的火箭，马斯克本人在社交媒体更是把这个巨大的钢铁结构叫做“筷子”（Chopsticks）。

轨道发射塔上夹住上边星舰飞船的，就是“筷子” | SpaceX

不过，它的工作原理和筷子还是有一定区别。毕竟，直接用这么巨大的钢铁结构像夹菜一样夹住飞行中“薄皮大馅”的火箭，实在是充满了风险。

它的实际作用更像是一个巨大的吊车，可复用的火箭飞回来并逐渐减速悬停，塔架结构与火箭栅格舵末端结合锁定，从而吊起巨大的火箭。

回收模拟动画非常科幻 | SpaceX

这种设计的好处显而易见：火箭不需要设计巨大沉重的着陆腿，火箭整体运输效率更高；火箭直接回收到发射塔架，无需经历转运、维护和再组装等过程，复用周期能极大缩短。

不过缺点也很明显，万一在回收过程中出现什么意外，整个发射塔架怕是要被炸没了。

发布会前，“筷子”吊起星舰飞船，完成了与超重推进器的合体组装，也算是小试了一把身手 | NASA Spaceflight

可以说，这是一个极具创新性的“天马行空”回收策略。期待“不断把大胆想法变为现实”的SpaceX，能够继续给我们带来惊喜。

新一代隔热瓦

星舰的目标是全箭回收，这意味着飞出大气层已经入轨的飞船本身也必须再入大气层并完整飞回地表，难度远超现有的仅回收火箭一级。

毕竟，火箭一级速度更慢、高度更低、回收过程不必经历剧烈的空气摩擦和产热。而从大气层外飞以轨道速度返回就是另外一番光景了，剧烈的空气冲击是所有航天器的噩梦。

航天飞机的隔热瓦，是航天飞机维护费用高昂的原因之一 | NASA

此前最为成功的策略是同样可复用的航天飞机，它的核心在于遍布底部和关键部位的隔热瓦/毯。重量低、体积小却能隔绝上千摄氏度高温，也导致这种小小的瓦片价格极高且维护更换成本暴增。

正因如此，隔热瓦也是星舰研发中的核心技术。过去几年，SpaceX在这方面的研发取得了一系列突破性进展，NASA和美国空军也都给予了研发合同支持。

星舰飞船上使用的隔热瓦，形状更统一，方便批量生产和维护，从而将成本降到更低 | SpaceX

在可以预见的将来，这些隔热瓦不仅SpaceX自用，也会应用到美国的其他航天器上。

何日入轨

眼下值得期待的就是星舰的首飞时间。

不过这可不是SpaceX研发进度说了算的，还需要等待联邦航空管理局（FAA）的全面环评。毕竟，这个近5000吨的庞然大物首飞可不是个小事件，它甚至远超了曾经3000吨级的土星五号登月火箭。

从发布会透露的信息来看，顺利的话今年3月就有可能获批，铺平年内入轨首飞测试之路。未来还会有位于肯尼迪航天中心的发射场，甚至还有海上发射场。

星舰全箭发射模拟动画 | SpaceX

有了上述作为基础，这次发布会提出的一系列“夺人眼球”大新闻就不奇怪了，例如：

星舰整体成本甚至大幅低于猎鹰9号火箭，单次发射费用约为1000万美元；

超重助推器能在发射后数分钟成功回收，并在1小时后再次发射；

未来可实现3天生产一套星舰和超重助推器，且1天能发射3艘星舰。

目前来看，这些远景并不算“马式吹牛”。星舰已经获得了NASA的载人登月合同，这算是官方肯定。日本富豪前泽友作早已拍下了星舰的首次月球之旅，他也刚用一次国际空间站之旅证明了自己乘坐星舰的决心。

而前往火星，则是SpaceX既定的计划，并未动摇过。在发布会中，火星城市、火星航班、火星开发，是所有人预期中的内容了。