风风火火“闯”太空

王治钧

向一次性火箭说再见

过去，所有的火箭都是一次性的，且由于技术复杂，没有工业化批量生产，火箭的制造与发射一直是极其昂贵的工程。

SpaceX成立之初就明确跨入太空文明的关键是让火箭可重复利用，于是在选择火箭的心脏——火箭发动机时，SpaceX出于性价比考量选择了并不起眼的默林发动机，并持续迭代更新。

初代默林发动机和其他火箭发动机相比个头不大，并不起眼。经过不断的升级迭代，新款默林发动机推重比和节流能力已被优化到极致，并实现了火箭垂直回收，低成本复用技术在一个看似“落后”的引擎技术面前实现了。

如今，SpaceX主打的火箭是獵鹰9号（Falcon 9），名字源自电影《星球大战》中的“千年隼（Millennium FaIcon）”飞船。猎鹰9号其一级火箭由9个并联的默林发动机构成，整个系统采用先进的系统冗余和容错设计，即使一两台发动机出现故障关机，剩余发动机仍可继续工作将卫星送入轨道，这种可靠性为商业发射市场上攻城略地提供坚实的基础。

截至2021年2月，猎鹰9号火箭的111次发射任务成功率高达98.2%，其中一级火箭落地回收67次，50次复用了二手火箭，甚至有单只火箭5次重复使用的记录，这个技术足以傲视全球。相信在接下来的1～2年内这些二手火箭甚至有望复用10次。

目前，SpaceX公司掌握了一级火箭和整流罩的回收技术，并且技术仍在不断提升，又因低廉价格和稳定性大幅抢占了国际太空发射任务，改变了国际商业航天的市场格局。

火箭中的大力士

“重型猎鹰”运载火箭在2018年首次亮相，它由3枚猎鹰九号火箭绑在一起而成，这种“三合一”结构将运载能力提升近3倍，是现役推力最大的运载火箭，具有向月球或火星发射载人任务的潜力。发射成功后，“重型猎鹰”的一级火箭推进器会回到大气层，降落地面回收复用，进一步降低成本。

猎鹰9号一级火箭的回收和再复飞已经常态化了。经过十年发展，针对不同发射任务猎鹰9号已经衍生出一系列版本，猎鹰系列的快速迭代创新给SpaceX提供了大量数据和技术经验，促进了太空运载技术的发展。

冲上云霄的龙飞船

SpaceX公司设计制造的龙货运飞船系列最初用来为国际空间站进行货运补给，在多次飞行后改造成为载人龙飞船。2020年5月，龙飞船将2名宇航员送入国际空间站。标志着SpaceX具备了定期载人太空飞行能力，成为民营企业开启太空旅行商业化的新篇章。

龙飞船的成功让SpaceX公司把私人太空旅游项目提上日程。比如已敲定的在2021年年底实施的“Inspiration4”太空游，将是首次全平民团队的旅游项目，4名旅客将会围绕地球飞行几天;还计划在2022年初送4名旅客前往国际空间站进行为期10天的旅行，这些项目引起了民众极大的关注，相信在未来会有更多团体或个人对这种私人旅行有兴趣。

Starship星舰计划

伊隆·马斯克曾多次表示，希望在2025年把人类送上火星，针对这个野心，他需要一款更大的运输工具。猎鹰系列火箭在这个任务面前显得力不从心，就算是三合一的“重型猎鹰”也无法满足未来的大规模太空移民和货物运输，为应对更强大的运输能力，星舰项目应运而生。

星舰计划是SpaceX下一代完全可重复使用的运输系统，除了可以执行地球轨道任务外，当星舰在轨道上加注燃料后，也可以完成外太空用作轨道长时间航天器，应用在地月转移以及直击火星的任务。

星舰计划自提出来，其名称和原型机就一直有变化，在推出正式“星舰”1.0版本还需要不少原型机进行测试，从第一个原型机SN1开始，每一代原型机都会有些许改进，需要至少迭代到SN20。而最近几款原型机测试结果都以爆炸结尾，可见航天创新的风险性是相当高的。不过，这些在伊隆·马斯克看来也是某种程度的成功。

按照SpaceX官网公布的数据，未来星舰总长120米，直径为9米，内部客舱空间约为825立方米，比一架A380空客飞机还要大。按照SpaceX复用经验，到时最终的星舰火箭可以重复飞行使用100次。

飞往火星的旅程预计将持续几个月。“星舰”飞赴火星时将搭载100名乘客，而和一架A380客机可以乘坐四五百人对比，星舰上的乘客空间相对宽敞。

一小时“环游”地球

除了火星旅行之外，SpaceX还有一个令人吃惊的衍生计划：打造“地球一小时交通圈”。

星舰飞船可以进行地球上的点对点飞行，在几十分钟到达地球上的任何地点。当SpaceX的总裁格温·肖特韦尔（Gwynne ShotwelI）在TED讲台上披露这个想法时，令所有人都大吃一惊。

她以纽约到上海为例，乘客从纽约的码头出发，到达海面上的浮动发射平台太空港，星舰发射到地球轨道，并环绕地球轨道飞行约30多分钟、大概飞行10000多千米后，飞船重新降落入大气层，随后落在上海外海的浮动平台上，整个航程一个小时内完成，同样距离普通民航班机飞行需要十几个小时，如果搭乘星舰的话，上午在上海开会，下午就能在纽约吃晚餐。

不过，环地球飞行可能并不那么舒服。地球点对点的“星舰”服务可能搭载1000名乘客，每位乘客只有基本座位，飞船上没有厕所也不提供食物，甚至连机长都没有专属的驾驶舱。

通过SpaceX这几个互相关联的航天项目我们可以看到未来航天旅行趋势已现端倪。这些服务中有的已经日臻完善，有的尚需要假以时日来实现，有的甚至可能并不会成功，正如TED演讲中埃隆·马斯克所说：在太空文明中的人类必会探索不同的星球，不必一直困守于地球，这是我们的方向。如果我们能加速推动这个领域的技术革新，帮助提速十年，这就是价值所在。

航天行业刚发展不过70年时间，未来的航天需要更多人关注和参与这些未来相关领域。只要人类有探索的精神和不惧失败的勇气，年轻一代成为跨星球旅行的太空人一定不会太遥远。