費斌杰
4月初,馬斯克在美國得州的SpaceX星城發(fā)表全員演講,總結(jié)了星艦發(fā)射的最新進展,并且給出了人類成為星際文明的具體路徑,非常振奮人心。
雖然馬斯克的大名家喻戶曉,但是其創(chuàng)辦的SpaceX卻是一家非常神秘的公司。它沒有上市,但它的估值已經(jīng)超過1800億美元,超過了美國歷史上任何一次IPO。
SpaceX最早起步于“發(fā)射”業(yè)務(wù),致力于將有效載荷送入太空軌道。
單次火箭發(fā)射成本非常高,如果能夠?qū)⑦\載火箭的成本均攤到多次發(fā)射任務(wù)中,就能顯著拉低發(fā)射成本。
基于樸素的第一性原理,馬斯克決定將運載火箭的復(fù)用性作為研發(fā)重點,進行技術(shù)攻堅。
目前SpaceX的主力運載火箭是Falcon 9,有著極高的發(fā)射成功率,在服役期間僅有2次發(fā)射失敗記錄,上一次發(fā)射失敗還是在2016年,總成功率超過99%,是人類歷史上可靠性最高的運載火箭之一。
火箭之后,是大名鼎鼎的星鏈計劃。在強大的發(fā)射能力支持下,SpaceX已經(jīng)將數(shù)千顆自己的衛(wèi)星送入太空軌道,構(gòu)建了星鏈(Starlink),向用戶提供基于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的通信服務(wù)。
星鏈是全球最大的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),截至目前已包含5600顆運作中的低軌衛(wèi)星,占全球衛(wèi)星總數(shù)的60%以上。時至今日,地球表面仍有90%的區(qū)域沒有手機通信服務(wù),全球仍有27億人口無法訪問互聯(lián)網(wǎng)。SpaceX的星鏈服務(wù),未來有望成為全球通信的重要基礎(chǔ)設(shè)施。
目前星鏈還不支持與手機直連,用戶需要單獨購置一臺通信終端,安裝在屋頂或車頂,與星鏈衛(wèi)星進行通信。這一定程度上限制了星鏈的使用場景。
為了實現(xiàn)衛(wèi)星與手機直連,讓用戶隨時隨地訪問衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),SpaceX正在積極布局“二代星座”。
目前的星鏈屬于一代星座,其主力衛(wèi)星型號是v1.5。二代星座主要由v2.0的衛(wèi)星構(gòu)成,每個v2.0衛(wèi)星重約2500磅,將支持相當(dāng)于v1.5衛(wèi)星4倍的通信容量,每顆衛(wèi)星能夠支持約100Gbps的帶寬。
星鏈的衛(wèi)星通信服務(wù)于2021年2月正式向公眾開放。截至2024年3月,星鏈已擁有260萬名訂閱用戶。我認為隨著第二代星座的部署,星鏈有望拓展到移動智能終端場景,包括手機、汽車、無人機、eVTOLs等。預(yù)計到2040年,星鏈用戶的規(guī)模有望突破10億。
最后來看“星艦”。星艦是一種完全可復(fù)用的兩級超重型運載火箭,它能產(chǎn)生超過1600萬磅的推力,支持100~150噸的有效載荷,差不多是Falcon 9的4倍以上。
相比上一代使用煤油作為燃料的Merlin引擎,Raptor引擎使用液氧甲烷作為燃料。在我看來,這一方面是因為液氧甲烷的比沖更大,另一方面也是因為甲烷易燃燒,不易產(chǎn)生積碳,便于火箭的重復(fù)利用。
星艦?zāi)壳叭蕴幱跍y試階段。最近的一次測試發(fā)生在2024年3月14日,星艦在熱分級、有效載荷艙門測試、推進劑轉(zhuǎn)移、一級回收等重要領(lǐng)域,取得了重要突破。
隨著未來星艦正式投入使用,SpaceX能夠把體型更大、性能更強的v2.0星鏈衛(wèi)星送入近地軌道,并實現(xiàn)第二代星鏈的部署,支持衛(wèi)星與手機直連,打開廣闊的衛(wèi)星通信市場空間。
“星辰大?!笔钦魍?,也是前所未有的更大想象空間。