编辑 | Jason
数字世界和太空领域一直是人类科幻设想中最为重要的两个方向。在过去几个月，数字世界的人工智能领域取得了巨大的进展，这些以往只存在于遥远幻想中的能力似乎在一夜之间变得触手可及。越来越多的人开始相信，由于人工智能的发展，整个世界将经历重大变革。与此同时，拥有超过半个世纪历史的航天技术也可能在2023年踏入下一个时代。其中一个标志性事件便是益祥资本参投的Space X星舰进行试验发射。作为地表最强火箭，星舰到底有何特别之处？为什么会受到如此强烈的关注？过去，航天界一直面临几个重大挑战，其中之一是制造和设计大型火箭。这在历史上曾是一项巨大的任务，回顾美国阿波罗登月任务时期，土星五号火箭的壮丽身影便让人印象深刻。然而，这一壮举的代价极其昂贵，每次发射都几乎等同于航空母舰的价值，而将土星五号常规化成态化发射几乎是不可想象的。而今，SpaceX的星舰火箭以惊人的创新打破了这一局面。星舰的规模之巨堪比一栋40层楼高的大厦，其直径达到了9米，高度高达121米，起飞重量超过5000吨，近地轨道荷载能力更是可达100-150吨。这种巨型火箭的出现标志着我们重回了一个巨型火箭的时代，重新定义了人类对太空的探索。
常规运载火箭一次发射的高昂费用一直是太空探索的一个瓶颈。土星五号的一次发射成本高达1.87亿美元，相当于如今的10.3亿美元。这个数字让人不禁思考，发射一次土星五号火箭就相当于毁掉了一艘航空母舰。而SpaceX的星舰火箭力图解决这一痛点。星舰首先采用了成本低廉的不锈钢箭体，每公斤成本仅为3美元，远低于传统碳纤维的150-200美元。虽然不锈钢箭体质量更大，需要更强大的发动机来提供足够的推力，但SpaceX成功研发的猛禽发动机提供了超过240吨/台的推力，且生产成本仅为25万美元。在星舰之前，航天飞机的机体是可重复使用的，但主燃料箱和助推器都是一次性的。即便是SpaceX引以为傲的猎鹰九号，也仅实现了第一级和整流罩的可重复使用。星舰则以一级和二级均可回收为目标，意味着每次发射都能够充分利用整个箭体，大大降低了每次发射的成本。打个简单的比方，如果一枚火箭的发射成本是1亿美元，实际上燃料成本通常不超过整体成本的1%，可能也就是不到100万美元，其余的99%实际上被只能使用一次的舰体制造成本给消耗掉了。星舰的设计理念就是通过实现一级和二级的回收，将这一消耗降低至最低。星舰的目标是实现可重复使用上百次，将入轨成本降至最低。所以如果能够实现一级和二级的回收，星舰可将单次发射费用降低至100-200万美元。当然，目前星舰在测试阶段每次发射都会消耗全部箭体和发动机。除此之外，考虑到星舰需要实现火箭的回收再利用，对燃料的选择显得尤为重要。固体火箭由于一次性使用，不适合回收再利用。而星舰选择了液氧甲烷作为燃料，这是一个经过精心考虑的决定。液氧甲烷相较于其他燃料具有若干优势。首先，甲烷是一种气体，相比氢气具有更高的密度。虽然其在燃烧时提供的热量不如氢气，但燃料罐的体积却显著缩小，带来了一定的优势。与煤油相比，液化甲烷不会出现结焦的问题，这进一步提高了火箭的可靠性。此外，液化甲烷的沸点为零下161度，与液氧的温度零下183度相近，这意味着两种燃料的储罐可以背靠背设计，保暖措施相对简单，从而简化了储罐结构，减轻了整体重量。星舰的燃料方案兼顾了性能和结构的优化，使其在实现回收再利用的同时保持了卓越的性能。
星舰的设计在火箭技术领域引入了多项创新，旨在重新定义太空探索的可能性。它的出现不仅代表了航天技术的巨大飞跃，也为未来的太空探索和利用奠定了坚实的基础。和大航海类似，人类航天的过程会充满很多不确定性，星舰的每一次试飞都是人类对未知的勇敢探索，虽然前路充满挑战，但正是这种对未知的探求精神让人类得以超越自我，不断刷新太空探索的极限。资料参考：
1.你好太空：《星舰你必须知道的10个知识》
2.黔财有话说：《马斯克星舰即将入轨 | 太空届的“ChatGPT时刻”4月上演！》
3.吴京平：《号称“史上最强大火箭”，星舰是怎样“离经叛道”的存在？》
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