费斌杰
4月初,马斯克在美国得州的SpaceX星城发表全员演讲,总结了星舰发射的最新进展,并且给出了人类成为星际文明的具体路径,非常振奋人心。
虽然马斯克的大名家喻户晓,但是其创办的SpaceX却是一家非常神秘的公司。它没有上市,但它的估值已经超过1800亿美元,超过了美国历史上任何一次IPO。
SpaceX最早起步于“发射”业务,致力于将有效载荷送入太空轨道。
单次火箭发射成本非常高,如果能够将运载火箭的成本均摊到多次发射任务中,就能显著拉低发射成本。
基于朴素的第一性原理,马斯克决定将运载火箭的复用性作为研发重点,进行技术攻坚。
目前SpaceX的主力运载火箭是Falcon 9,有着极高的发射成功率,在服役期间仅有2次发射失败记录,上一次发射失败还是在2016年,总成功率超过99%,是人类历史上可靠性最高的运载火箭之一。
火箭之后,是大名鼎鼎的星链计划。在强大的发射能力支持下,SpaceX已经将数千颗自己的卫星送入太空轨道,构建了星链(Starlink),向用户提供基于卫星互联网的通信服务。
星链是全球最大的卫星互联网,截至目前已包含5600颗运作中的低轨卫星,占全球卫星总数的60%以上。时至今日,地球表面仍有90%的区域没有手机通信服务,全球仍有27億人口无法访问互联网。SpaceX的星链服务,未来有望成为全球通信的重要基础设施。
目前星链还不支持与手机直连,用户需要单独购置一台通信终端,安装在屋顶或车顶,与星链卫星进行通信。这一定程度上限制了星链的使用场景。
为了实现卫星与手机直连,让用户随时随地访问卫星互联网,SpaceX正在积极布局“二代星座”。
目前的星链属于一代星座,其主力卫星型号是v1.5。二代星座主要由v2.0的卫星构成,每个v2.0卫星重约2500磅,将支持相当于v1.5卫星4倍的通信容量,每颗卫星能够支持约100Gbps的带宽。
星链的卫星通信服务于2021年2月正式向公众开放。截至2024年3月,星链已拥有260万名订阅用户。我认为随着第二代星座的部署,星链有望拓展到移动智能终端场景,包括手机、汽车、无人机、eVTOLs等。预计到2040年,星链用户的规模有望突破10亿。
最后来看“星舰”。星舰是一种完全可复用的两级超重型运载火箭,它能产生超过1600万磅的推力,支持100~150吨的有效载荷,差不多是Falcon 9的4倍以上。
相比上一代使用煤油作为燃料的Merlin引擎,Raptor引擎使用液氧甲烷作为燃料。在我看来,这一方面是因为液氧甲烷的比冲更大,另一方面也是因为甲烷易燃烧,不易产生积碳,便于火箭的重复利用。
星舰目前仍处于测试阶段。最近的一次测试发生在2024年3月14日,星舰在热分级、有效载荷舱门测试、推进剂转移、一级回收等重要领域,取得了重要突破。
随着未来星舰正式投入使用,SpaceX能够把体型更大、性能更强的v2.0星链卫星送入近地轨道,并实现第二代星链的部署,支持卫星与手机直连,打开广阔的卫星通信市场空间。
“星辰大海”是征途,也是前所未有的更大想象空间。