蚱蜢火箭(金字塔补单平台)

不锈钢等钢铁材料虽然耐热、易加工、价格便宜，但由于单位重量大，目前在航空航天领域很少出现:钛合金、铝镁合金、铝锂合金等轻质可靠的新型金属材料，相继完成了火箭、飞船等航天工具由内而外的“材料科学革命”，将曾经独霸世界的钢铁材料打入冷宫。

然而最近，SPACEX的超级火箭上面级“星际飞船”测试机正式亮相，却在整个航天领域引起了一场大规模的“地震”。没什么理由:这个号称“直达火星”的火箭上面级，其实是不锈钢的！

图为建造中的星舰试验机，因其独特的不锈钢材质，曾被嘲讽为“水塔”。

当然，SPACEX本身在材料和焊接领域颇有造诣，说因技术落后而不得不采用不锈钢，本身并不具有说服力:仅成熟的猎鹰9号火箭就应用了2195铝锂合金、钛合金栅格舵等“独门绝技”，与其他航天发射国家和企业拉开了不止一个位置。

最初的BFR火箭和starship是其第二级火箭和航天器的一部分，也打算由轻合金和复合纤维绝缘材料的类似组合制成。后者具有当表面温度达到1700摄氏度时保持结构稳定的特性。

图为“蚱蜢”悬停试验机，这是猎鹰9号火箭重复使用的技术前驱，就像今天的星舰一样。

然而，随着星舰“真身”的曝光，碳基复合材料显然已经让位于“笨拙”的不锈钢。这主要是因为BFR火箭太大了，其火箭体的直径将达到史无前例的12m。相比之下，长征五号的核心直径只有5m，而土星五号登月的核心级只有10m，也是“上小下大”的圆锥形布局，圆锥的直径离顶部很远。

图为BFR飞船与航天飞机入轨后的等距对比，可见其体积之大。

显然，在这么大的机舱里，碳基复合材料并不是万能的。根据SPACEX之前的计算分析结果，BFR火箭的星舰上面级必须使用多种不同性能规格的碳基复合材料，才能将合金火箭体的温度控制在合理的标准。

毫无疑问，加工多种复合材料将使BFR火箭的制造变得极其繁琐，也完全不符合SPACEX将运载火箭变成像商业客机一样的“白菜型”运载工具的初衷。

这张照片是想象中的BFR飞船在火星上着陆的照片。巨大的体积使隔热成为前所未有的挑战。

正因如此，曾经在美国航天史上“昙花一现”的主动强制散热技术被推回了舞台中央:借助有保证强度和耐热性的不锈钢，SPACEX将在星舰的外壳内部铺设散热管道，利用BFR火箭本身的液态甲烷作为散热液体，或者增加防爆隔爆的液氮-氮循环系统。值得一提的是，根据NASA和美国空陆军对猎鹰9号的分析报告，主动强制散热技术已经在第五批火箭中得到应用，SPACEX此举无疑为BFR火箭提前做了铺垫。

图为箭头密集排列的SPACEX工厂。

当然，对于星舰长得像“钢铁水塔”这一点，外界嘲笑是难免的，认为“不锈钢火箭”不靠谱的声音也不在少数。但不可否认的是，从十年前猎鹰1号火箭摇摇摆摆上天开始，SPACEX在这十年间不断刷新着航天领域的“三观”:火箭回收、多发动机并联、多核并联、超低发射成本等一系列看似不可能的“幻想”。现在都实现了。

当然，在starship真正成为“星际快船”之前，谁也不能确定SPACEX的疯狂冒险会不会成功。然而，幸运的是，这一次我们都将是见证人。(锋利的刀片/至)