主题：SoaceX(太空叉）可回收火箭技术与成本分析（1） -- PBS

有人认为猎鹰9号火箭的发射成本和发射报价会在可回收技术成熟之后降到如今的1%；而有人则认为出于可靠性和大量检修的原因，可回收火箭或许会像航天飞机那样，虽技术上可行但并未实现真正的经济效益。到底哪一方说得更有道理一些呢？

首先来说，成本同可靠性挂钩，猎鹰9号火箭的设计理念与通常一次性使用的火箭是不同的。

猎鹰9-1.1型的发动机特写。这么多发动机，同时保证他们的可靠性可不是一件容易的事情。实际上，SpaceX给出了他们自己的解决方案：动力冗余。在火箭飞行的过程中，这9台发动机当中任何1台因故障关机，都不会影响猎鹰9火箭完成发射任务的能力。当火箭飞行了90秒的时间后，坏掉2台发动机都没问题。

这里就是一旦使用二手发动机，只要每次发射在90秒内可靠性不低于78%即可，在航天界，达到这种可靠性门槛太容易了。要知道一般火箭发动机要求的可靠性几乎是100%。

我们没有所有猎鹰9发射历史数据公布，无法知道9个发动机中1个和2个发动机的故障率，但从发射成功率看，这些发动机故障率在90秒内似乎是零。另外猎鹰9发射无论军用民用，第一级发射视频全部公开，根据尾焰分布（尤其达到MaxQ以后真空高度），可以清楚跟踪发动机工作状态，迄今为止似乎没有出现发动机不正常现象。

下面这张照片是不久前完成的高度机密军事卫星NROL-76发射，显示在113秒时，9台发动机工作正常

昨天发射的卢森堡军用卫星也采用二手猎鹰9火箭，在真空高度菊花尾焰也表明发动机工作正常。

技术保障达到后，就可以讨论成本了。否则所有的讨论都是打嘴炮。

就复用1次的话，成本下降能有多少恐怕不容乐观

微信公众号“小火箭”里的图片，回收后的火箭烧蚀情况似乎满严重的

好像说燃料不值钱，壳体不值钱，值钱的是发动机

发动机降落的时候烧蚀怕也挺厉害的

那精神病也是做了分析后决定回收的。我国的回收火箭已经立项了吧，2023年要搞了，也是一样的垂直回收。

为回收而使用并联发动机这个是改变历史的创新。想象下，发动机根据载荷任意并联，送到太空组合成更大规模航天器。这玩意儿想想就激动。这个顶层设计确实蛮天才的。他这个想象空间无限，我们存在爬错树的可能。早抄比晚抄好。

但就是没有技术外溢效应了。

猎鹰采用9个100吨推力不到的液氧-煤油发动机，发射时9个发动机全部开动。回收时最多只有3个发动机开动，太多没有意义，因为地球引力完成了主要工作。

同时少量发动机用于回收减少燃料消耗。

所以火箭回收只能采用多台发动机并联。世界上现有火箭都是大推力火箭发动机，单台发动机推力用于回收嫌大。

恰恰相反，是高技术，把煤油机的水平推到一个从来没有达到过的高度。

你被廊坊来的喷子迷惑了。

SpaceX公司目前掌握有5项关键技术：一级运载火箭的可重复使用技术、货运飞船的可重复使用技术、重型运载火箭技术、高密度发射技术和液氧甲烷发动机技术。

先说高密度发射：在刚刚过去的2017年里，SpaceX公司发射了18枚火箭，占美国总发射次数的62.1%（美国在2017年共发射了29枚火箭）。这是什么概念呢？中国2017年全年运载火箭发射数量同样为18枚。

按发射次数，2017年的航天六强是：

美国（29）、俄罗斯（20）、中国（18）、欧空局（9）、日本（7）、印度（5）。（排名按次数分先后）

做个假设，如果SpaceX公司独立在某不知名小岛上注册，单独来算的话，航天六强就得重新排名了：

俄罗斯（20）、中国（18）、SpaceX（18）、美国（11）、欧空局（9）、日本（7）。

SpaceX公司与中国并列第2，超过了美国，相当于欧空局的2倍。

这个只有7000人的公司横扫2万人的联合发射公司，当然横扫40万人的中国航天公司集团。

以后专门谈谈这个猎鹰9火箭和其衍生物为什么这么有苗头。

回收时只开少量发动机是因为燃料大部分烧完了，没那么重咯

一级的功能是将二级加卫星推送到一定的高度和速度。

对材料、设计等的要求和贡献不大。所以感觉和苏联搞米格25类似，能用，合适，解决了工程问题。但就不太能推动技术发展和转移它用。当然，也许实际过程就是这样的，以前对于军事工业带动技术进步的理解有误。军事工业毕竟是解决工程问题，只能用当时就有的技术。

发动机虽然在复用、推重比方面不错，但是并不是拉开差距的。

但是猎鹰9的那个超高干质比的壳子确实拉开了差距。

太空叉从一开始就是抓住低成本，为什么？如果发展猎鹰重型是为了上月亮上火星，就图森破了。

大家知道硅谷/互联网发大财的几位对硬件软件都不感兴趣了，只想玩挑战不可能了。最好的路子就是让每个人参与做一些以前不可能完成的事情，首先要做到的就是人人得到资讯，人人免费上网，如同免费email一样。现在手机已经彻底普及，全球人人免费无线高速上网是下一个目标。

一龙是个理想主义者，最近的有关社会提供个人基本生活费的谈话表明他是一个社会主义者：就是现代社会生产力如此之高，社会应该给每个社会成员无偿提供最低限度生活费，比如芬兰荷兰和加拿大安大略省的实验。所以免费上网是他的一个理想。

光缆和地面基站都被先驱者占领了，一龙只能从他的最拿手的领域下手，就是空间。

全球免费上网要避开光缆这种高铁式的带宽局限，就是采用无线上网，发射台接收台安扎在低轨微型卫星上，最疯狂的一龙的【卫星星座】（satellite constellation）计划共发射4425颗卫星组网，这些卫星如同手机基站，可以覆盖全球。

由于低轨卫星，寿命较短，可能需要频繁发射卫星。

这些卫星价格便宜，每个卫星价格只有100万美元，如同气象学研究使用一次性探空气球携带的仪器，可以发射补充。现在问题就在气球即火箭的价格，如果4425颗卫星寿命10年，更新一次，每年440颗（假定每颗重量100公斤）发射任务（总重44吨），猎鹰重型发射一次就够了（猎鹰重型近地轨道能力是66吨）。

现在太空叉专门为铱星公司发射，就是在为将来发射管理4425颗卫星涨经验。

铱星的覆盖是这样的，一共有66颗卫星（原来用77颗，是原子铱的质子/电子数量）

可以想象4425颗卫星组成的卫星群可以完成全球WIFI的功能，而且是5G。

通过覆盖全球的卫星，实现免费无线高速上网我觉得根本办不到，科技进步了也不行，一是成本太高又没人付钱（可以通过广告？），现在711有免费wifi是吸引你上门，卫星没法这么办，二是免费了会被滥用的现象，比如我现在藏在津巴布韦通过卫星发垃圾邮件把流量都占了，怎么办？

我估计有可能出现的有：

1. 免费数字广播，每天广播新linux内核或stallman讲话，现在已经有卫星收音机了，只是因为有互联网这个便宜又快捷的渠道，所以还没人通过卫星给大众发送数字文件；

2. 免费短信（或短邮件），比如每个终端每天可以通过卫星给其他终端发4K内容，现在海事卫星发短信每条也不到1刀，科技进步后免费是有可能的。

突然想到，可以把终端卖贵点，比如1k刀，按5%利息算就等于每年交了50刀使用费，这样就可以多提供点服务了。

猎鹰火箭优点是技术先进，开发模式先进，生产标准化先进，成本控制先进，商业竞争力很强。

猎鹰9的发动机和箭体都是以21世纪头十年的技术开发的。干质比接近30，是现在性能最好的地面级。第一级不带上面级的话能无需助推直接发射单级入轨，其他任何火箭都没有这能力。和许多沿用了几十年前冷战时代技术的火箭比，猎鹰9在单项技术指标，制造工艺，飞行控制上都是很领先的，对民用技术的大胆应用也非常令人侧目。

但是为了降低近地商业运输成本这个明确目标，spaceX把大量精力和技术用在了省钱上面。比如说提高火箭性能常用的氢氧上面级，半级助推器，不同型号发动机对应高空地面不同工况它都放弃了，换来了全公司有且仅有一种发动机一种直径箭体的简化流程批量流水线生产。作为结果来说，和过去由国家需求主导以性能考量为主，追求高精尖各种针对性定制榨干每一点性能的火箭开发模式相比，猎鹰9的先进技术很大程度用在了降低批量商业运用成本而不是提高单发性能上，比如第二级坚持通用煤油发动机相比高性能的氢氧发动机就严重拖了第一级的性能后腿，直接导致和其他火箭比最终性能并不突出。它显然可以做的更好，也因为成本的原因显然不会去做。

SpaceX的研发运营精力一直能够集中于同一款火箭和同一款发动机上，对不同的任务也能够通过调配同一款火箭完成而不需要定制生产，实际生产时可以在年产数百台发动机和数十枚火箭的批量标准生产中大量降低成本和快速迭代进步提高研发制造水平。

这里的“所有”不单单是美国的手机运营商，而是全世界的手机运营商。

大家都知道卫星海事电话，就是铱星电话，为全球服务，很贵。在青藏高原上跑的火车上就有卫星电话，没有事故发生是不可以使用的，青藏火车司机开始不知道这个规矩，用海事卫星电话给家里人打电话回头来了账单3万人民币。

铱星网的好处是没有死角盲点，缺点是价格太贵，网速低。一龙的卫星网没有这个缺点，所以卫星网可以取代铱星网。

一龙的第一步就是用卫星手机打败基站手机。第二步就是上网免费，上网免费在美国一些大城市已经实现了，现在是全面推广而已。

手机刚刚出现按分钟收费，现在是无限制，但是数据流量还是有限制，将来5G上市，连数据流量都无限制。

所以流量免费是趋势，商家以后靠卖内容赚钱。一龙看到这一点要把信号发射接收的覆盖成本压下来。

这个小子做什么事情都是降成本。

马克思在《共产党宣言》里面提出资本主义击败封建主义就靠物美价廉的商品，而马斯克就是靠廉价火箭全球免费互联网击败资本主义，至于免费主义最终会导致什么样的新社会出现，我们将拭目以待。