先来说这个商业航天公司成功的秘诀：全靠炸出来！

火箭狂人马斯克

以前只听过碳纤维造火箭，铝合金造火箭，没有听过用不锈钢造火箭吧！不得不说火箭狂人的称号不是白给的，SpaceX目前在用不锈钢材料制作巨型火箭。这是自20世纪50年代末不锈钢材料首次用于航天器的制造。

不锈钢造火箭

我们知道用碳纤维和铝合金造火箭外壳是由于强度够大，且重量更轻，而星舰和“超重型”火箭助推器的设计改为用特殊的不锈钢合金。这样的做法确实有点违反常理，毕竟人类航天发展那么多年都没有尝试用不锈钢作为火箭材料，无外乎就一个原因：太重了。全不锈钢外壳太重，一般的火箭发动机推力不足或者就是浪费太多燃料，而为什么SpaceX敢用，这不仅得益于不锈钢本身的一些特性，更重要的是一款性能逆天的火箭引擎。

SpaceX猛禽发动机

SpaceX的猛禽发动机是一款以甲烷为燃料的全流量分级燃烧循环发动机，也是人类历史上第一个投入使用的全流量循环发动机，其开发难度非常之大，以至于从未有过同类发动机上天。猛禽发动机不但使用了一种近乎疯狂的发动机循环方式（开式循环），还要使用液态甲烷作为燃料，而这也是运载火箭中前无古人的举措。至于为什么用甲烷，据说火星上有丰富的甲烷，马斯克认为，未来无论是去火星还是飞到月球，降落下去之后能再次起飞很重要，否则就真成了“单程票”，上去的宇航员一去不复返，生意就玩砸了。

猛禽是一款液氧甲烷发动机，之所以选甲烷而不用液氢或煤油，是因为有研究表明火星上存在有大量的甲烷，以后去火星添加燃料比较方便。

推力面积比最高：仅仅1.3m喷管直径能提供200吨级推力，甚至比固推更高，如果多发动机并联可靠性能完全证明（FH已初步证明），那么推力面积比将比推力更重要。例如现在推力最大的RD-171直径3.8m，而四台猛禽放在一起，直径不过3m左右，加在一起推力也是800吨级。SpaceX设计的SH，直径9m，如果使用F1，只能放下5台，总推力35MN；使用RD-171，7台都勉强，总推力56MN，而使用猛禽，可以放下37台，总推力超过72MN。与此同时还是同级别发动机中价格最低的！

虽然猛禽发动机的单个参数并不出众，但把所有特性合起来就很逆天了。可以理解为一个参数勉强够用，但是具有高可靠性和低成本，完全为重复使用优化的发动机。由于全流量循环天生具有高比冲特性，因此未来会有很大的发展空间，现在参数低的版本只是解决有无问题。

大力出奇迹

猛禽发动机推力控制还存在不小的问题，为什么呢？因为SpaceX现在还不能随心所欲地控制它的推力大小，你只要一点火，它就会飞到很高的地方。所以在试验中，SpaceX把三台发动机减为一台，让它斜着推这个大铁桶。

火箭处于倾斜的状态飞行火箭处于倾斜的状态飞行

尽管燃料不值多少钱，但鉴于之前星舰在试飞时炸了好几次，为了预防万一并减小损失，燃料箱里只加了很少的推进剂，这样大铁桶就变得更轻。这对于推力达200吨的猛禽发动机来说是个难题：火箭太轻，猛禽又太猛，为安全起见又不能加太多燃料，飞行变得很难控制。

于是SpaceX用25吨的大铁块来给火箭加重，这也就有了巨大不锈钢圆桶的发动机似乎装歪了，并且它的顶端还安装了一个四方形的铁盒子（这是什么操作）

装置顶端的巨大铁盒子里边也并不是什么高精尖的设备，它只是一个重达25吨的配重块。只佩服猛禽发动机，果然是大力出奇迹！

果然不锈钢便宜

火箭给力只是一方面，SpaceX前期也尝试寻找寻找一种先进的碳纤维结构，但进展非常缓慢。碳纤维成本为每公斤135美元，并且有大约35％的报废率——比如你切割纤维，所以实际成本接近每公斤200美元，而不锈钢则只有3美元。

用普通的钢不行吗？大多数钢在温度极低的时候，非常容易断裂的，但对于铬镍含量高的不锈钢却并非如此。铬镍会增加了不锈钢的强度，并提高其延展性。所以，即使在零下330华氏度，这种不锈钢会有12％到18％的延展性，非常有韧性，非常坚固，没有碎裂问题，同时钢还具有比其他金属更好的断裂韧性，而断裂韧性可随温度而变化。与此同时高质量不锈钢的特性，不易发现的一点是，在低温下其强度会提高50％。

钢的另一个优点：它具有高熔点，比铝高得多。虽然碳纤维不会熔化，但纤维树脂在一定温度下会被破坏。所以通常铝或碳纤维的材料需要一个稳定的工作温度，大约被限制在300华氏度（约150摄氏度）左右。400华氏度基本就到达极限了。材料会变弱，有些碳纤维虽然可以承受400华氏度，但是强度方面就会缩水。但钢铁可以达到1500～1600华氏度。使用钢材可以使接口点的温度承受能力提高5倍，同时也意味着，对于钢结构来说，后壳的背风侧不需要任何隔热设备。

SpaceX公司确确实实是在试着建造去火星的“星舰”飞船，它的直径达9米，高度超过40层楼。星舰设计为两级，其中一级火箭高达70米，由31台“猛禽”液氧甲烷发动机推进；二级飞船也有50米高，配备6台猛禽发动机，是名副其实的超重型火箭，据说开始就弄了20个原型机，爆一个发一个，不知道最后20个原型机能不能剩下几个，这样说SpaceX选择用不锈钢似乎有人家的道理，不是嘛？

马斯克的火星殖民梦

星舰发动机飞行试验

出处：见配图水印