商业太空的探险者,火星人马斯克( 二 )
尽管Inconel之类的高温合金非常昂贵 , 它们也极难加工和锻造 , 但它们在极端温度和压力应用中的广泛应用远远超出了航空航天领域 。
另外 , 2015年Tesla宣布 , 他们在高压电池接触器中用Inconel代替了标准钢 , 从而使电池组的电流输出从1300A增加到1500A 。 这种微小的材料调整使特斯拉的汽车从每小时0-60英里的速度提高了10% 。
复合材料特别是碳纤维被认为是专为航天材料而生 , 复合材料是由两种组成材料制成的材料 , 它们的物理形态和性能明显不同 。 碳纤维是具有极高抗拉强度的碳原子聚合物 , 因为碳原子的晶体结构与纤维的长轴对齐 , 但是碳纤维极其昂贵 。 
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SpaceX却出人意料的选择不锈钢来制造巨大的火箭 。 据我们所知 , 这是自1950年代后期Atlas计划尝试失败以来 , 这种材料首次用于航天器的制造 。 构成星际飞船火箭 , 以前称为BFR或BigFalconRocket或BigF-other-Rocket火箭 , 及其超重型助推器也将由300系列不锈钢取代碳纤维 。
马斯克曾说:我们最开始追求的是先进的碳纤维结构 , 但进展非常缓慢 , 每公斤成本为135美元 。 然后大约有35%的废品率 , 有些则无法使用 , 它用高强度树脂浸渍非常棘手 。 关于为什么使用不锈钢 , 直觉是它很便宜 , 推进速度也很很快 , 但它显然不是最轻的 , 但这实际上也并不是很重 , 如果您查看优质不锈钢的特性 , 那么显而易见的是 , 在低温下 , 强度提高了50% 。
断裂韧性是一种特性 , 特别是对于航空材料来说 。 如果某事物的裂纹很小 , 该材料会阻止裂纹还是会扩展裂纹对于选择材料很关键 。 因此 , 当经历重复的振动多个应力循环时 , 材料中的小缺陷会传播多少呢?有些材料可以阻止自己的裂缝 , 但是有些材料想玻璃一样 , 就很难阻止裂纹 , 会慢慢的整块碎掉 。 钢铁的另一个好处是它具有很高的熔点 , 比铝高得多 , 尽管碳纤维不会熔化 , 但树脂在一定温度下会被破坏 。 碳纤维的价格为每公斤135美元 , 占35%的废料 , 因此材料价格开始接近每公斤200美元 。 钢材每公斤3美元 。 所以SpaceX使用了很多的不锈钢 , 而且效果也很好 。
SpaceX公司的大部分零部件都由自己的工厂生产 , 减少了外包的费用 , 加上低价的不锈钢材料 , SpaceX生产的猎鹰9号火箭的成本降低了95% 。
第四章成本为NASA的30%
火箭技术的进步是渐进的 。 自罗伯特·戈达德时代以来 , 液体燃料火箭的基础科学并未发生太大变化 , 它们可以追溯到数千年前 。 马斯克做得很好 , 他的火箭是模块化的:猎鹰是单引擎模型;猎鹰9号有9台;尚未飞行的“猎鹰重型”战斗机将由9台发动机组成的3个集群中有27架 。 这样就简化了生产 , 就像在相似的底盘上建造不同的车身有助于降低汽车制造商的成本一样 。 SpaceX火箭中大约80%的零件都是在公司自己的工厂生产的 , 从而降低了外包成本 。 这样可以降低每公斤的有效负载的价格 , 并降低内部质量控制的难度 。 NASA和空军的一项研究估计 , 从猎鹰9号火箭的最初设计阶段到首次飞行的价格为4.4亿美元 , 约为NASA成本的三分之一 。
由于SpaceX公司是非上市公司 , 所以很难说SpaceX是否盈利 , 根据公开资料显示 , 目前SpaceX公司的估值在500亿-600亿美元 。 到现在为止 , SpaceX已经美国国家航空航天局就获得了42亿美元的合同 , 并且最近在破解国防合同业务方面取得了成功 , 打破了军方享有的联合发射联盟的垄断 。 所有这一切都是在其私人卫星发射合同的基础上进行的 , 总共有60次发射 , 总价值约70亿美元 。
第五章最大竞争对手:蓝色起源
蓝色起源在发展理念上与SpaceX有很多不同 , 蓝色起源是一家航空制造商 , 成立于2000年 , 由亚马逊创始人贝索斯投资 。 到目前为止 , 蓝色起源大部分资金都来自他个人投资 。 据《纽约时报》报道 , 他每年出售10亿美元的亚马逊股票为蓝色起源输血 。 
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蓝色起源的重点是发展“使人类以更低的成本和更高的可靠性进入太空的技术” , 但贝索斯不认为人类应该放弃地球去寻找更好的家园 。 相反 , 他希望看到数以百万计的人在太空中生活和工作 , 使重工业和发电脱离地球 , 以便保护地球 。
他曾说:“我们可以从小行星 , 近地物体中收集资源 , 并从更广阔的表面积中收集太阳能 , 并且继续做着令人惊奇的事情 。 ”如果我们被迫停滞在地球上 , 那么我们必须控制人口并限制人均能源使用 。 蓝色起源已经证明了火箭发射系统的可重复使用 , 这将可以将商业付费 , 有效载荷和太空游客带入太空 。 开放业务 , 迅速增长并迅速获得商业合同是目前蓝色起源的主要任务 , 蓝色起源现在正在迅速获得商业合同 , 因此将来将不再依赖贝索斯的私人投资 。
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