作者：王坚，博士，芝加哥教授学者协会会长。
审阅者：王兆林，教授，厦门大学能源学院，曾在加拿大微重力空间实验室的NASA项目中专攻宇航器流体传热动力设备技术。（版权所有，转载请联系作者）
十万个为什么 3.0 丛书
△ 图片来源：SpaceX直播画面
最近SpaceX成功实现星舰一级火箭由发射架半空钳夹回收。相对猎鹰九号的垂直降落回收，是重大的科技进步。但是由发射架钳夹回收火箭，也有毁坏发射架的危险。这次回收，火箭向侧面多次喷出火焰，造成一定的风险。SpaceX解释是，这样回收，可以在发射架上给一级火箭补充燃料，然后最快在半小时内再次发射。然而猎鹰九号一级火箭在回收之后，都要返厂检测，回收的火箭需要小修才能重复使用十次。火箭悬挂在百米多高的发射架上，会给维修和组装二级火箭带来困难。实际情况是，SpaceX星舰太重，很难采用猎鹰九号的一级火箭垂直降落方法进行回收。星舰，如果不回收，近地轨道载荷为250吨，如果回收，需要消耗更多的燃料，载荷减少40%，降为150吨，和土星五号的130吨差不多。（Starship can deliver over 150 tons of payload to low Earth orbit in a reusable configuration, and potentially over 250 tons in an expendable mode. The Saturn V could launch about 130 tons into Earth orbit.）
也就是讲，为了回收一级火箭，就需要携带更多的燃料，对返航的一级火箭进行减速。这样就导致SpaceX星舰更大，更重，火箭过重的话，导致垂直降落回收太困难，只好采用发射架半空钳夹回收的方法。
回收一级火箭，带来增加火箭重量，提升发射难度，增加研发经费的问题。这样的话，就需要大量重复发射火箭，才能回本。美国正在研发的登月火箭SLS，近地轨道运力可以提高到130吨，和土星五号火箭一样，刚好可以完成登月任务。而且登月几次，宣示美国有载人登月的能力，就行了，没必要通过回收一级火箭来反复重复登月。但是这样的少数几次登月，对于SpaceX这样的以大规模盈利为目标的私人公司，就是火箭发射次数太少，基本无利可图。为了大规模盈利，就需要大量发射火箭。一级火箭的回收，在大量重复发射火箭的情况下，就可以显著降低每次发射的成本。有的科幻文章，讲到火星上有火星人，还讲以前的火星河流纵横，就给人以火星宜居的印象。大规模移民火星，成为能想象出的大量重复发射巨型火箭的唯一出路。马斯克就提出百万人移民火星的设想，希望能在火星上建立自给自足的城市。但是火星上空气太稀薄，气压太低，导致水的沸点很低，零下二十度时，水就会沸腾，人的血液更要沸腾。马斯克建议用氢弹将火星极地的干冰融化，但产生的二氧化碳的数量仍然不足以让火星宜居，但是也找不到替代移民火星的大量使用火箭的路径，马斯克就一直在讲SpaceX星舰的用途是用于载人登陆火星。最近几年，每年马斯克都讲两年后，SpaceX星舰将登陆火星。如果SpaceX循序渐进，一步一步走，先研发登月火箭的话，那么可以不回收火箭，星舰减少一半载荷，也有125吨的近地轨道运力，和土星五号的运力几乎一样，足以完成登月任务。这样的话，星舰小很多，研发成本会明显降低，安全性也会显著提高。但是不反复登月，就形不成盈利模式。而且真的是反复登月的话，如果回收一级火箭，那么星舰的近地轨道运力是150吨，只比土星五号多20吨，能载4人左右登月就不错了，每个人的票价也要上千万美元，很难找到客户。飞到火星的话，就更昂贵了，星舰的研发成本也有50亿到100亿美元，相当高。载人飞船飞往火星，单程至少6个月，食物重量就要超过人的重量，一次能送两个人上火星就不错了，每个人的票价要数千万美元，更难找到客户。而且火星质量远超月球，引力相当大，以星舰的运力，送人上火星后，是有去无回，就不是到火星旅游，而是到火星定居。南极比火星表面的生存条件优越百倍，都没人在南极大陆定居。全球卫星市场需求有限，也就是一年发射几百颗卫星。猎鹰九号，主要是为SpaceX自己的星链提供发射服务，计划发射4万颗卫星。星链的对手OneWeb，则是只用600颗卫星来提供全球通信服务，就大大降低了卫星发射的成本。预计的星舰半小时发射一次的模式，更是没有市场，只有马斯克自己想象出的百万人移民火星计划，才需要发射巨大数量的火箭。
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