太空进化史 · EP 10 · FINAL
火箭首次归来的那一天, 以及奔向火星
2015年12月21日20时33分(EST)。卡纳维拉尔角。发射升空的Falcon 9一级 — 在发射9分30秒后,笔直地返回发射台并着陆 。这是太空产业58年来的范式转变。发射成本从每公斤2万美元降到了1500美元。而后,到了2026年 — Artemis将把人类再次送上月球。这是系列的最终篇。
10分钟阅读
2026.05.05
2015 → 2030 · FINAL
01 2015.12.21 — 返回发射台的第一枚火箭
EP09结束时 — SpaceX凭借Falcon 1第四次发射成功活了下来。但马斯克真正的目标是 — "可重复使用的火箭" 。从1957年的斯普特尼克到2015年,所有火箭的一级 — 在发射后都坠入大海被抛弃。就像卡车用一次就报废一样。马斯克的一句话:"这才是太空昂贵的真正原因。"
2010-2015年间,SpaceX对Falcon 9 — 进行了5次着陆尝试 。全部失败。爆炸、坠毁、落入大海。互联网上流传着SpaceX爆炸视频合集。航空航天业界的老兵们 — 说"这是不可能的。一旦飞上去再回来 — 火箭损坏得太严重,根本没有意义" 。
2015年12月21日。卡纳维拉尔角LZ-1。Falcon 9 Flight 20。在载荷(11颗ORBCOMM卫星)进入轨道后 — 一级助推器分离。4片栅格翼(grid fin,格栅状的操控翼)展开。一台自身推进发动机重新点火 — boostback burn 。再入大气层 — entry burn 。最后 — 以landing burn笔直地降落在发射台LZ-1上 。仅用9分30秒,就从80km的高空重返地面。
▶ AUTO LOOP
2015年12月21日20:38 EST。降落在卡纳维拉尔角LZ-1上的Falcon 9一级助推器。人类历史上第一次 — 轨道级火箭在发射后笔直地返回了发射台 。仅凭一台反推发动机,就像让扫帚柄竖立在手掌上一样 — 一枚13层楼高的火箭精确地降落在了发射台上 。那5秒钟改变了太空产业的60年。
来源:SpaceX官方视频 · 经剪辑使用
02 栅格翼 + 推力矢量 — 这是如何实现的
要明白让火箭笔直着陆 — 为什么那么难 — 一个比喻很有帮助。把火箭倒立起来 — 就跟把扫帚柄竖立在手掌上一样 。只不过这把扫帚有13层楼高,正以时速1000km坠落,而且几乎没有燃料了。
SpaceX的解决方案:
栅格翼(Grid Fin) — 4片格栅状的翼面。再入大气层时展开以调正姿态。在激波环境中 — 比普通的平面翼工作得更好。它借鉴了俄罗斯ICBM的设计(取自联盟号的应急逃逸火箭) 。
推力矢量(Thrust Vectoring) — 9台Merlin发动机中,最后着陆时 — 只点燃中央1台 ,再用万向节对其喷管做微调。这就好比当扫帚柄立在手掌上时,快速地移动手指。
实时计算机姿态控制 — 与Apollo Guidance Computer(EP05)原理相同 — 但处理速度快了1万倍。每0.001秒进行一次姿态修正。
03 2018.02.06 — 飞向火星的特斯拉跑车
2018年2月6日。SpaceX — 首次发射了由3个Falcon 9一级助推器捆绑而成的Falcon Heavy 。载荷:埃隆·马斯克本人那辆红色的Tesla Roadster跑车 。驾驶座上坐着身穿宇航服的假人"星人(Starman)"。收音机里,大卫·鲍伊的"Space Oddity" 无限循环播放。
发射成功后 — 3个助推器中的2个几乎同时 — 笔直地降落在了发射台LZ-1和LZ-2上。那一天互联网几乎瘫痪。一位喜剧演员说了句话 — "这不是科幻电影。这是真实发生的事。"
2018年2月6日,Falcon Heavy首飞之后。漂浮在地球上方的Tesla Roadster。 驾驶座上的"星人"假人 — 把保存在Roadster储物箱里、道格拉斯·亚当斯的"银河系漫游指南" — 连同那句"祝你好运"的扉页一起放着 — 正穿过地球同步轨道,朝着火星轨道飞去 。截至2026年 — 这辆车 — 早已越过火星轨道 — 处在距地球约4亿km的地方。
来源:SpaceX · CC BY-NC-SA
04 Starship — 人类历史上最大的火箭
Falcon Heavy之后不久 — 马斯克转向了更大的挑战。Starship 。以发射时点为准的规格(2025年):
高121m — 自由女神像再加90m。比EP05的土星五号(Saturn V,110m)还高11m,是人类历史上最大的火箭
起飞推力7500吨 — 是土星五号的2倍
运载能力 — 向LEO约150吨(可重复使用时),250吨以上(消耗型时)。是土星五号的1.5~2倍
完全可重复使用 — 一级(Super Heavy)和二级(Starship)都会返回发射台
结构材料 — 不锈钢304L 。这是航空航天业界50年来都不用的材料。马斯克的决定:"碳复合材料更轻 — 但不锈钢耐高温且便宜。"这就是Starship外壳百分之百像镜子一样闪耀的原因
Starship + Super Heavy矗立在发射台上。德州Boca Chica的SpaceX Starbase。两根巨柱组成的"筷子(Mechazilla)" — 在发射后于半空中接住一级。 火箭本身没有着陆腿 — 而是由发射塔直接接住。第一次尝试时,SpaceX控制室 — 陷入了近乎宗教般的沉默。然后成功了。
来源:SpaceX · CC BY-NC-SA
2024年10月13日,IFT-5(Integrated Flight Test 5)。发射7分钟后 — Super Heavy助推器(高71m,重200吨)— 返回了Boca Chica的发射塔 。然后Mechazilla的两条机械臂 — 把以约时速5km下落的助推器 — 像夹烧烤夹一样精确地接了下来 。这是人类历史上第一次发生的事。
▶ AUTO LOOP
2024年10月13日07:25 CDT,Boca Chica。Mechazilla"筷子" — 精确接住了以约时速5km下降的200吨重Super Heavy助推器的那5秒钟 。助推器挂上两条机械臂的那一刻 — SpaceX控制室爆发出欢呼。马斯克事后说道:"人类现在真的能成为多行星物种了。" 只要这种接捕能稳定运作 — Starship一级的回收、检修、再发射时间就能缩短到24小时以内。
来源:SpaceX官方IFT-5视频 · 经剪辑使用
05 Raptor 发动机 — 全流量分级燃烧的巅峰
Starship的核心是 — Raptor发动机 。它是人类制造出的最高效的火箭发动机。其核心技术是全流量分级燃烧(Full-Flow Staged Combustion,FFSC) 。
🔧 FFSC为什么这么难
火箭发动机的效率 — 燃烧室压力越高越好。但要提高压力 — 就得用那个压力去泵送燃料和氧化剂。而要驱动那个泵 — 就需要一台小型的辅助发动机(preburner)。
FFSC则是 — 用两台preburner分别把氧化剂和燃料部分燃烧,再把所有推进剂以气态注入主燃烧室 。理论上这是最高效的,但 —
制造和控制太难,以至于在人类历史上只被尝试过两次 :
① 苏联 RD-270(1969): 试验5次。全部爆炸。项目取消。
② SpaceX Raptor(2019~): 人类首台可正常工作的FFSC发动机。
Raptor V2(2022年公布)的规格:
推力约230吨(海平面)
燃烧压力 — 约300 bar(NASA RS-25航天飞机主发动机的1.5倍)
燃料 — 甲烷 + 液氧 。一种可以在火星上自行生产的燃料 。可以从火星大气的CO₂中合成甲烷 — 这是马斯克火星愿景的核心。
制造成本 — 约25万美元(Merlin一台的1/4,航天飞机RS-25的1/30)
06 每公斤2万美元 → 1500美元 — 新时代的经济学
可重复使用带来的真正变化是 — 发射成本 。本系列出现过的各款火箭,向LEO每公斤的发射成本:
土星五号(1969-1973) — 约每公斤15000美元 (按现值)。每次发射14亿美元。
航天飞机(1981-2011) — 约每公斤54000美元 。是最昂贵的。它承诺可重复使用 — 但每次的检修与重新组装都要5亿美元。
Falcon 9(2010-) — 约每公斤2700美元 (消耗型),每公斤1500美元(可重复使用) 。是航天飞机的1/30。
Starship(预计) — 马斯克设定的目标是 — 每公斤10美元 。如果这能实现 — 太空旅行就将达到坐飞机的水平。
这意味着 — 太空产业第一次能够成为"有价值的事业" 。1957-2015年间 — 太空是政府项目。卫星通信、侦察、科学。对普通市民的直接价值很少。但只要每公斤1500美元 — SpaceX的Starlink每月就能创造数亿美元营收,向全世界供应互联网,卫星互联网成了一个真正的产业 。
降落在SpaceX无人船"Of Course I Still Love You" 上的Falcon 9。在无法于发射台上着陆(LZ-1)的 — 重载荷发射时 — 助推器会被降落在海上漂浮的自主无人船(droneship)上。这些无人船的名字 — 取自伊恩·班克斯(Iain Banks)科幻小说系列里的飞船名 。因为马斯克是科幻迷。
来源:SpaceX · CC BY-NC-SA
07 2026年的 Artemis — 人类再度奔月
2026年11月(预计)。NASA的Artemis III 任务。4名宇航员将 — 在最后一次阿波罗17号之后53年 再度登上月球。NASA强制要求名单中 — 须包含女性宇航员1名、黑人宇航员1名 (历史上所有登上月面的宇航员都是白人男性)。
有意思的一点 — Artemis III的登月舱 — 是Starship的衍生型 。NASA与SpaceX签下了28亿美元的合同(2021年)。与EP05的LM(高7m,重4.5吨)相比,Starship LM高50m、重200吨 。差距很大。
NASA的Artemis计划 — 美国在阿波罗之后53年再度奔月。Artemis I已于2022年以无人绕月飞行获得成功。 Artemis III(计划2026年)是 — 首次载人着陆任务。同一时期,中国也 — 计划在2030年前实现本国的载人登月。人类实际上 — 正处在第二次登月竞赛之中 。
来源:NASA · 公共领域
08 从冯·布劳恩到马斯克 — 80年的叙事
📖 写在10篇系列的终章
EP01开篇的那个1944年9月8日。一枚V-2落在了伦敦的奇斯威克。而造出那枚火箭的、32岁的SS军官冯·布劳恩 — 在25年后设计出了把人类送上月球的土星五号。
1957年科罗廖夫的铝球、1961年加加林的108分钟、1969年那12秒的燃料、1986年O型环碎裂的73秒、1990年60亿km之外的Pale Blue Dot、2008年马斯克的第四次发射、2015年首次归来的火箭 — 以及2026年的Artemis与Starship。 这一切 — 都是这80年里的同一条脉络。
如果这个系列要留下一点什么 — 那就是太空时代并不是个别英雄的故事 。冯·布劳恩的V-2建立在米特尔贝格的奴隶劳工之上,科罗廖夫的R-7由一个在古拉格中幸存下来的人造就,阿波罗11号靠一位32岁女性写下的代码才得以运行,而SpaceX的Falcon 9 — 是一位2008年几近破产的31岁创业者的最后一搏。
人类奔向星辰的道路 — 是由野心与恐惧、天才与悲剧、政治与权宜、奴隶与英雄共同铺就的 。这并不是一个干净利落的英雄故事。所以它才更具人性。
09 全10篇一览 — 重温回顾
🎉 SPACEX IPO · 2026.06 LIVE
1.75万亿美元马斯克帝国IPO — 综合分析
以xAI合并·Starship V3·Orbital AI三大支柱重新武装的马斯克帝国。五大业务板块、Bull/Bear情景、七大风险、实时D-day倒计时。