一提到航天、火箭,就有一种高大上的感觉,其采用的材料也应该非常牛。但是,我国一家企业在研发火箭的时候,竟然用上了不锈钢这种“接地气”的材料。
这玩意,能上天吗?
据报道,国内一家名叫箭元科技近日举行了中大型液体运载火箭总装总测及回收复用基地项目开工仪式。据介绍,这将是国内首个不锈钢火箭超级工厂。该项目总投资达52亿元,未来将具备年产25发火箭的规模化制造能力,并实现火箭回收后的快速检测、维修与复用。
根据公司公开的资料,其打造的“钱塘号”火箭,高度达66米,直径4.2米,起飞质量575吨,LEO轨道运载能力可达14吨,1100km低轨运力一次性9吨,未来的目标是把商业航天的价格“打下来”,实现单公斤发射成本不足2万元。
从这个工厂的名字可以看到,这款火箭将会使用大量的不锈钢作为关键材料。要知道,现在的火箭,主要采用的材料是碳纤维或者铝合金。相比之下,这两种材料在确保强度的情况下,材质也更轻,这对航天来说至关重要。
而不锈钢,这种咱们生活中到处都有的材料,拿来发射火箭,真的合适吗?如果合适,岂不是早就用它了,何必搞什么碳纤维呢?
首先,和另外两种材料相比,不锈钢更便宜。航天级铝锂合金的材料成本通常在每公斤几十美元,碳纤维复合材料甚至可能上百美元;而工业级不锈钢的价格,往往在每公斤几美元量级。对于商业航天来说,赖以生存的关键就是成本,所以不锈钢自然会被他们青睐。
其次,不锈钢有一个好处,那就是耐高温。对于航天任务来说,超高温环境是不可避免的。而不锈钢在高温条件下依然能保持良好的强度,让它具备了独一无二的优势。而这种优良性能可以节省大量的热防护材料,进一步降低成本,还能弥补重量上的损失。
而且,不锈钢的焊接技术也更加成熟,要求也更低。像碳纤维复合材料,需要在恒温、洁净环境中进行铺层和固化,工艺复杂、周期长。而不锈钢,对环境的要求要低得多,科技狂人马斯克曾经开玩笑说,这种火箭在户外露天焊接即可,甚至可以一边抽雪茄一边焊。
由此可见,不锈钢对可重复使用火箭来说,确实是一个不错的选择。虽然这里提到的不锈钢不是家用的那种,但至少比碳纤维或者以往用到的其他材料要更接地气,价格低,而且量大。
至于重量上的缺点,第一是我们说的,通过减少热防护材料来弥补;第二是火箭确实最怕“起飞时太重”,而不是“在太空里太重”,不锈钢在太空的极寒环境下有50%的强度提升,装在超低温燃料液氧等也更方便,优势反而更大了;第三是火箭的成本大幅下降后,可以通过多发射几次来达到既定目标,“以性能换产能”。
以当今世界最强大的商业航天公司——马斯克的Space X为例,从现有的猎鹰九号到正在研发的星舰,就是从铝合金向不锈钢转变的一个案例。由于其面向的是多次往返大气层、完全重复使用等终极目标,所以更需要不锈钢发挥其优良的特性。
可以说,不锈钢火箭是当下的一个发展趋势,我国有企业从事这方面的研发,也是追赶国际领先水平的重要一步。
目前国内也不是只有箭元科技在研发不锈钢火箭,著名的蓝箭航天旗下的朱雀三号火箭,也是采用的不锈钢。还有一些民营航天公司,也在研发不锈钢火箭,可见这确实是未来的火箭优势。相信随着这些企业的研发,我国也会推出像星舰一样强大的火箭。
面对中国在商业航天以及其他领域的追赶,马斯克有个评价:“感觉中国在倾听我说的每一句话,然后基本上都照本执行了。”
这句话不是讽刺我们,恰恰相反,他讽刺的是美国。
作为世界首富、全球多家顶尖科技企业的CEO,马斯克确实为人类的科技发展开拓了许多全新的道路,也提出了更多的设想。但他一个人的精力毕竟有限,不可能全都实现,所以向美国提出了相应的建议,让美国发展相关产业。
但令他遗憾的是,美国总统换来换去,两党轮番上位,政策朝令夕改,导致很多计划都无法推进,其中就不乏马斯克提议的领域。
相对应的,我国也意识到了这些领域的重要性,并且能够集中力量办大事,在相关产业都有大量的投入,因而追上了美国的步伐或者在某些领域赶超美国。
确实,他提到的电动汽车、太阳能发电等领域,我国都走在了世界的前列。另外他打造的天基互联网星座、AI卫星、脑机接口等,也是我国近些年来一直研发的重点。他所倾注心血的商业航天,如今也面临着中国的追赶者的压力,星舰采用不锈钢的思路也被我国应用。
这么看来,马斯克确实有这么说的资本。但他也同时强调,不知道我国到底是听了他的想法还是“英雄所见略同”。
我认为,马斯克作为行业的领先者,确实打开了不少新的世界。但人类科技发展到这个阶段,某些产业或者技术概念本来也水到渠成了。我国在这些领域的迅猛发展,大概是二者兼而有之。
当然,马斯克这么说,也是客气客气。到底能不能真的追赶上他的步伐,还要看我国的航天企业,能取得怎样的成就。刚刚过去的2025年,我国的火箭回收实验不是很顺利。2026年,还有大量的火箭等着试飞,期待它们能带来好消息吧!