商业航天路在何方火箭材料选择或许给了答案
SpaceX）的“载人龙飞船”（Crew Dragon）以无人飞行模式成功与国际空间站对接。这也代表着世界第一艘商业载人飞船的首次发射，取得了阶段性的成功。此次发射具有很重要的意义，可谓真正拉开了商业载人航天的序幕。”
与单纯由国家投资的科研项目相比，商业航天无疑是一片崭新的领域。它少了很多制度的约束，也多了一些市场的考量。以火箭外壳材料为例，复合材料无疑是当下的热门，然而SpaceX引起各方关注的大猎鹰火箭（BFR）使用的却是不锈钢。除此之外，小推力大推重比多台并联的发动机组合也成为了一种选择，可以说这是商业航天独有的新思路。
美国时间3月2日凌晨2：49分（北京时间2日15：49分），美国太空探索技术公司（SpaceX）的“载人龙”（Crew Dragon）飞船，在该公司的“猎鹰9号”（Falcon 9）运载火箭的护送下，满载着美国航天人的期待和梦想，从位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心39A号发射台起飞。
按照任务计划，飞船对接完成后，如果一切顺利，不到一周后，它将离开“国际空间站”，再次进入地球大气层，并降落在佛罗里达州附近的大西洋上。
NASA人类探索与行动部门负责人威廉·格斯登美尔也称，这次试飞“绝对是关键的一第一步”，最终目标是实现载人飞行。据悉，“载人龙”飞船的载人飞行测试将于今年7月进行。如果载人飞行取得成功，那么，有望开启美国商业载人航天的新时代。
商业航天究竟是什么？怎么样才能让商业航天走得远，众说纷纭。人类早在20世纪60年代就实现了载人航天甚至登陆月球，然而随着苏联的解体，冷战的结束，众多当年叱咤风云的火箭和宇宙飞船被遗忘在了厂房，美国一度需要借用俄罗斯的宇宙飞船来进行国际空间站的人员和物资运输。
资本主义经济哲学引领着人类探索太空的权力哲学。是的，为了人类探索太空的征程能够可持续发展，我们一定要激发出自由市场的力量，这就需要商业航天。
目前，在不同的语境下，商业航天已经有了许多合适的定义。定义问题的重点是划清政府项目和私营项目的界限，而许多的航天项目则同时包括了这两点。最纯粹的商业航天活动完全在私营企业内部进行，私营公司利用私人资本进行这项伟大的开拓。另一方面，是纯粹的公共项目，政府部门使用纳税人资金进行太空探索项目。而目前大量存在的商业航天项目，则是混合模式，资金同时来自政府和私人资本，执行政府任务和商业探索。
2014年，NASA与SpaceX和波音共同签订了高达68亿美元的合同，由这两家公司将美国宇航员送往国际空间站。该机构选择这两家公司来完成此次公私合作，就为了能够获得安全、可靠、省钱的航天飞行方式。这次“载人龙飞船”的发射，就是该项目的组成部分。
现任SpaceX公司CEO兼CTO的马斯克在一月份的推特上说，以前被称为BFR的火箭将由不锈钢而不是碳纤维制造。这在整个航天领域引发了一场规模不小的地震，因为这是自20世纪50年代末阿特拉斯计划中一些命运多舛的尝试以来，不锈钢材料首次用于航天器的制造。
（“大猎鹰火箭”（BFR）是太空探索技术公司在研发中的最新型火箭，是SpaceX实现在火星上建立永久居住地、自给自足愿景的重要一环。SpaceX计划在2022年将货物运送至火星，在2024年将人类送上火星。2018年9月13日，美国太空探索技术公司宣布，将使用“大猎鹰火箭”把一名私人游客送往太空并绕月飞行。）
不锈钢等钢材料目前已经极少在航天领域崭露头角：钛合金、铝镁合金、铝锂合金等既耐热耐压，又轻便牢靠的新型金属材料先后从里到外完成了火箭和飞船等航天运载工具的材料学革命，把曾经一统天下的钢材料打进了冷宫。
当然，SpaceX公司本身在材料和焊接领域上造诣相当深厚，说它因技术落后而采取不锈钢，恐怕没有人相信。目前成熟的猎鹰九号火箭上，就应用了诸如2195铝锂合金和钛合金栅格舵在内的高新材料，这使得其在商业航天领域领跑。。
而原本BFR火箭和其二级火箭兼飞船部分“星舰”（starship），也打算用类似的轻质合金与复合纤维隔热材料的组合打造，后者拥有在表面温度达到1700℃时依旧保持结构稳定的特性。而很显然，在如此之大的舱段上，碳基复合材料并不是万能的——根据SpaceX公司先前的计算和分析结果，BFR火箭的starship上面级必须要使用多种性能规格皆不同的碳基复合材料，才能把合金箭体的温度控制在合理的标准。处理多种复合材料将使得BFR火箭达到制造变得无比繁琐，也完全不符合SpaceX将运载火箭变成民航客机一样白菜化的交通工具的初衷。
马斯克本人接受媒体采访时表示：“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。我对此考虑了很久。这种做法有点违反常理，我费了很大劲才说服团队朝着这个方向努力。但现在我相信他们对此深信不疑，是的，他们被说服了。我们曾经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，其中一些就没办法使用，所以实际成本接近每公斤200美元，而不锈钢则只有3美元。”
“对于不锈钢来说，违反常理的一点是，虽然很明显它便宜、进度也快很多，但印象中它不是最轻的。可是事实上它却是最轻的。如果你看一下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％。
大多数钢在低温条件下会变得很脆。你肯定也见过在碳钢上喷液氮的戏法——喷些液氮，然后用锤子打碳钢，它会像玻璃一样破碎。大多数钢都是如此，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。”
“根据金属类型的不同，某些金属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。从技术上来看，韧性是指应力-应变曲线下的区域。因此，当你对某个物体施加压力时，这个物体会有多大的应变，或者说物体会有多大的变形？这是一个重要的效益。
不锈钢是早期阿特拉斯计划中使用的材料。早期的阿特拉斯是一个钢制球罐。阿特拉斯计划的缺陷在于这样一种材料太薄，以至于它会在自身重量作用下坍塌。这是一个无法经得起长久地使用的钢制气球，它会像一个充气城堡一样坍塌，甚至无法携带一个很小的有效载荷。早期的阿特拉斯有多个案例是真的在发射垫上坍塌造成的灾难。
不过，当你把它看做是可循环利用的飞行器时，我认为有一个很重要的技巧。看，这是钢的另一个优点：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时候的温度，大约被限制在150℃左右。这个温度并不高，在这个温度以内只能进行一些短途旅行，或许可以超过一下限度，到177℃，再努力一下到约204℃。但是204℃的话，就真的到达极限了。材料会变弱，有些碳纤维虽能承受204℃，但是强度方面就会缩水。但钢铁能够达到816～871℃。”
马斯克的回答，充分说明了对材料的使用，并不是越新，越独特，某项特性越强越好
此次载人飞船的发射，由猎鹰9号承担运载任务。作为SpaceX公司研制的可回收式中型运载火箭 ，到去年十月，已经累积12次完成火箭一级助推器的回收。
我们发现，与BFR比，猎鹰9号在材料选择上就“奢侈”得多，它的顶端和外层采用航天常用的超强度铝锂合金材料，并在后盖上面盖了特制的挡热板。实际上，这样的选择是有深意的。
“猎鹰9号”在重入地球大气层时，这样的保护的方法可以使第一级和第二级免遭损坏，便于回收再利用。
Space X的伟大之处在于，作为一家非公有制企业，以 1 亿美元的超低成本实现现役最强的火箭运载能力。
Space X 以低廉的价格和稳定的性能，在全球商用火箭发射市场上已经逐渐超越欧洲和俄罗斯，占据最大市场占有率，而这一差距还在不断拉大。
Space X火箭的报价在市场上极具竞争力，比如猎鹰9号（Falcon 9）火箭的报价在5500万- 6200万美元之间，而同等运力的宇宙神5（Atlas-5）和德尔塔4（Delta-4）报价则在1-4亿美元。
回收利用的二手猎鹰9号报价还能在此基础上打7折，这让其他厂商毫无还手之力。将特斯拉运到太空的的猎鹰重型火箭，性价比就更高了，其价格比猎鹰 9 号上涨了不到五成，运载能力却是猎鹰 9 号的近三倍。
而 NASA 正在研发的土星 5 号继任者空间发射系统，尽管运载能力是猎鹰重型火箭的两倍多，但成本却至少是猎鹰重型火箭的十倍。
Space X 得以实现低成本的重要原因是采取了对一级火箭回收重复利用，马斯克曾表示一旦火箭回收常态化，能降低 99 ％的发射成本。我们来简单算笔账，拿猎鹰9号来举例，它的发射成本报价约6000万美元，有些专家推测，猎鹰9号一级9台发动机的总成本达900万美元，第二级发动机外加导航制导控制管理系统的总成本可能在2000万美元以上。而燃料部分价值不过20多万美元而已。若能尽可能的回收，那么这个成本将会大幅度下降。看来，马斯克还真不是在吹牛。
俄罗斯卫星通讯社9月20号就报道，俄罗斯将在未来四年内在俄国内开发出一种全功能的火箭回收级的原型，预计将在明年上半年真正开始启动。该项目命名为“Wing-SR”，而这次带翼回收火箭将能够以超音速返回太空中心。
日本的垂直回收火箭的技术，也一直在“悄悄”进行着。宇宙航空研究开发机构(JAXA)将于2019年春季启动可反复飞行的重复利用型火箭的起降试验。该机构还“夸下海口”要使得最终火箭发动机等主要设备能重复使用100次以上，主要用来发射观测设备，力争2020年以后就投入使用。
为啥大家都开始“抠门”起来呢？最主要的原因还真的就为了减少成本。与一锤子买卖的政府科研项目不同，商业航天更看重的是合理配置市场中各个资源要素，来实现可以重复的最大效益。纯粹的技术追求已经不是这一时期的重点，而不断拓展的应用模式才是吸引市场关注的不二法宝。
无论国内国外，航天对于引领国民经济高水平发展都已经发挥了重要的作用。在阿波罗工程实施期间，NASA向各个工业公司提出的订货要求，在新材料、新工艺、新能源上，驱动这一些企业投入研发，开发出了一系列新的技术，大范围的应用在当今的许多消费产品当中，包括电动工具、冻干食品、电脑散热器，甚至女性化妆品。
在国内，著名的乐凯品牌在与航天的长期合作中，积累了强大的技术和工艺能力。在并入航天科技集团有限公司后，乐凯迅速转型，成为重要的民用产品供应商。今天应用在中国自主研发的手机和平板电脑触摸屏、屏保膜上的薄膜，应用在银行卡上的薄膜，有相当多都是乐凯的产品。
除了技术本身，航天在高水平质量的发展上形成了一套行之有效的推进机制。无论在哪个国家和经济体系当中，航天部门在技术开发上的效率和创新活跃程度，都处在领跑的位置。上世纪90年代以来，随着航天器型号数量的爆发式增长和基础技术的不断颠覆，特别是小卫星技术的兴起和大范围的应用，传统航天企业一直在自我颠覆和被颠覆的生态环境中寻求生存与发展。除了信息产品、互联网、新能源汽车等少数领域，很少有哪个产业的颠覆频率能与航天相提并论。怎么样引导诸多传统产业、特别是传统制造企业走上自力更生的高水平质量的发展道路，航天有颇多经验和模式可以分享。
对中国的高水平发展而言，航天除了在技术进步上有着持续的追求，在质量上的问题上也能够更好的起到突出的引领作用。在制造强国战略所阐述的诸多领域当中，航天有自己在质量方面的独特性：任何微小的质量上的问题，都会让总系统灰飞烟灭。多数产业的科研试验和系统运行当中，错了可以改、坏了可以修。还可以把工作停下来，拆开机箱去检查和分析。可无论卫星还是火箭都不能这样做。这就从另一方面代表着航天在工作启动之初，就必须把对质量的追求与控制放在很重要的位置——很多时候是放在首位。
在人类已经创造出的工业领域中，航天或许是对质量水平要求最高的。在传统领域可以蒙混过关、“凑合着用”的很多做法，在航天是行不通的。航天以质量为生命线，航天的历程，就是在追求先进的技术与高质量水平中慢慢的提升的历程。
商业航天作为在严酷自然环境和产业环境下成长起来的高技术产业，任何一家公司只要获得成功经营还可以延续下去，都必然具备我们在上面谈及的种种技术优势和模式优势。这些优势不仅仅能为商业航天自身的持续发展服务，更应当充分输出和扩散。
今天，国民经济的高水平质量的发展要求迫切呼唤着商业航天发挥作用。实际上，相当多行业——包括风生水起的互联网产业——都在急切地面对着再造流程、改善效率的难题。商业航天自身的高水平质量的发展模式可以在技术转移和模式输出的过程中，为整个国民经济、社会治理的高水平发展起到引领作用。
中国的“民营商业火箭”有自己的特色，它将当前先进的工业基础、电子元器件和其他新技术应用在火箭研发全过程，并较大幅度地缩短了研制周期。这正反映了非公有制企业或民间资本进入商业航天领域的机会和优势：利用几十年积淀的航天基础设施、技术积累和现代材料、制造、信息等新技术，通过大的投入和人才汇聚，并配以市场化、商业化的运行机制，能够较快地获得突破。马斯克的美国SpaceX的成功，也正得益于此。
纵观人类的发展史，从爬行到行走、从陆地到海洋、从空中到空间，人类必将走出地球，迈向遥远的星球。航天产业发展到某些特定的程度，体量慢慢的变大，单纯依靠国家投入已经没办法承担从地面走向近地空间，再走向深空的人类活动。发展商业航天是解决这一限制的必由之路。
军工科研院所起源于计划经济年代，采取事业单位的管理制度，在当前市场经济大环境下，事业制的军工科研院所逐渐显现出一些管理体制的局限性，只有尽快、有序改制为企业，才能够盘活存量资产、引入市场之间的竞争，从而加快科技成果转化、产生更大的经济效益。科研院所改制给商业航天的发展带来市场发展因素，是其改制必然的结果。
虽然把载人龙飞船送入太空，并不是科技史上的巨大进步，但却是商业航天的一个里程碑。假以时日，航天活动能够最终靠市场化减少相关成本，摘掉不食人间烟火的帽子，真正地惠及普通百姓，星际遨游将不再是梦想。到那时，我们也能够听到家长兴致勃勃地对孩子说：“我们报个旅行团，去火星。”
