10月13日，美國SpaceX公司進行了可重復使用重型運載火箭“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定海域，本次發(fā)射獲得了圓滿的成功，創(chuàng)下了多項世界紀錄。

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1萬美元以上，導致沒有幾個國家玩得轉。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)點在于發(fā)射入軌成本相比以往任何一款運載火箭來說都極大降低了，據稱每公斤發(fā)射成本將降低到10美元，遠遠低于一次性使用運載火箭（每公斤發(fā)射成本1萬美元）。今后一旦“星艦”技術成熟，一個50公斤重的人類進入太空的成本可能也就幾千美元，屆時，絕大多數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，整體結構設計盡可能簡單，不采用捆綁式設計，以便于降低制造難度。

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

為了進一步降低成本，“猛禽”發(fā)動機還大量使用3D打印技術生產零部件，極大減少“猛禽”發(fā)動機的零部件數量，從而降低生產復雜度，進而進一步降低生產成本。最終目標是通過規(guī)模生產，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)動機制造成本，“星艦”被設計成一級和二級都可以回收，多次重復使用。

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。

從科學技術角度來看，其實“星艦”也就只有3項值得學習的硬核技術

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

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

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

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

多機并聯操控技術前蘇聯N-1重型運載火箭就做過，只可惜當年的計算機太落后，由計算機控制的操控系統不夠靈敏，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火箭都已經成功升空幾十秒，實際上已經證明前蘇聯通過N-1運載火箭已經初步掌握了多機并聯控制技術。Space X公司開發(fā)的多機并聯操控依托后發(fā)優(yōu)勢，現在的計算機性能遠超上世紀60年代，操控系統的靈敏度自然也遠超當年，說白了就是依托后發(fā)優(yōu)勢帶來的技術紅利。

這三項技術中最難的要數全流量液氧甲烷火箭發(fā)動機，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。Space X研制的“猛禽”發(fā)動機最大的優(yōu)點是推重比非常高，但造價卻很低廉，比起動則千萬美元的高壓補燃氫氧發(fā)動機，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)性的運載火箭，它跳出了運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。盡管從技術上來說，它并不具備開創(chuàng)性，仍然只是對已有技術的改良，但卻極大降低了人類進行航天活動的門檻，未來有利于快速提升人類進行太空活動的頻率和規(guī)模。

比起一味夸贊“星艦”，我們更應該警惕美國利用這款運力巨大的可重復使用火箭以更低一個數量級甚至兩個數量級的成本大量發(fā)射航天器，從而通過規(guī)模優(yōu)勢構建太空優(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、紅外預警衛(wèi)星網絡、光學偵察衛(wèi)星網絡、合成孔徑雷達衛(wèi)星網絡等太空軍用航天器，我國又該如何應對？