最彪悍的私企用不锈钢造全球最大火箭能把人

作为美国私营航天公司SPACEX未来登陆月球和火星，乃至于在地球轨道上建立工厂的主力运载工具，正在建造首个悬停原型机的BFR火箭不同于现在崭露头角的猎鹰九号火箭，是SPACEX真正的主菜。但当外界得知这道主菜的用料并不是碳纤等合成纤维，而是看上去十分土气的不锈钢之后，质疑和争论随即到来。而在近日接受媒体采访谈及此事时，SPACEX的执掌者马斯克当即表示，使用不锈钢能为BFR火箭节省接近99%的材料成本。图为BFR火箭推进段的内部结构，其芯级直径达到了惊人的9米。简单来说，在BFR火箭的研发初期，SPACEX所心水的隔热材料是NASA领头研发的隔热树脂浸渍碳纤维。不同于令人印象深刻（航天飞机事故）的上一代分体式隔热瓦，这类碳纤的强度和隔热能力都有极大提升，还拥有了陶瓷隔热材料难以具备的韧性。但身为人类有史以来将要建造的，体量最大的运载火箭，BFR火箭的表面积也是异常庞大，这就意味着它需要在表面铺满昂贵的碳纤维：每千克隔热碳纤维的出厂价即达到美元，而BFR火箭将要敷设的表面材料可能就多达数百吨。图为BFR火箭（右一）和其它知名运载火箭的对比，红箭处为中国的长征五号。而不同于易加工的传统金属材料，碳纤维在剪裁、接合后的边角料无法回收再利用。根据SPACEX自身的统计，这会使得火箭使用碳纤维的成本上升到每千克美元左右。在极大的资金压力下，SPACEX自然寻求其它耐热材料。当然正如马斯克自己所说，使用不锈钢是一个反直觉的选项，但即便是市售的系列不锈钢也在耐热/耐冷方面能和碳纤维相媲美，这是无可辩驳的事实。图为加力起飞的米格-25战斗机，该机正是使用不锈钢材料达到了耐热的要求。而在BFR火箭离开或再入大气层时，迎风和背风面，乃至不同位置表面的温度都会有所不同，而且差别还不小，这也是碳纤维材料难以施展手脚的重大因素：为适配相应的温差需求，不同标号的碳纤材料将被迫接合在一起，这无疑极大增大了火箭制造的难度。而对于适宜温度覆盖零下度到零上近度区间的不锈钢来说，上百摄氏度的温差根本不构成任何问题。更重要的是，市售系列不锈钢的成本极低，算上加工费用也不过每千克3美元……图为RAD宇航级处理器系统，单价超过20万美元。当然，这也不是SPACEX第一次通过另辟蹊径解决航天级元器件的问题了。众所周知，用于外层空间环境的宇航级处理芯片需要严密的防护以及特设的工作周期，价格非常昂贵。而SPACEX的电子工程师则在市售的X86商用处理器基础上搭建了巧妙的协同纠错结构，成功将总价数千万美元的火箭控制系统成本降低到数万美元，可靠性甚至比传统航天级处理器更强。图为重复使用3次后回收的猎鹰九号火箭，已经能充分证明其可靠性之强。在此之前，随着SPACEX通过猎鹰九号运载火箭将世界航天市场的发射成本减少四分之三，诸如铱星二代和太空殡葬等新兴太空产业先后出现。因此笔者可以肯定，在BFR火箭变本加厉地降低航天发射成本之后，脱离地心引力，通向外层空间的车票会更加廉价，星辰大海的美好愿景也会离现实更进一步。　　（利刃/TO）

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