SpaceX 有多先进，用了哪些黑科技？ 第1页
1
joshuah2000 网友的相关建议:
本问题下的一些回答有严重的事实性错误……
利益相关：我们团队做的科学实验载荷通过CRS-14上了天
还是先回答问题吧，SpaceX做到了的其它火箭生产商目前还没做到的事情有很多，不是所有它的优点都能以“黑科技”一言以蔽之的。不如说它用的大部分技术都是成熟的货架技术这一点本身就是它很大的优点…
个人认为SpaceX革新的方面主要在于它重新思考了火箭该怎么做，在现代技术的加持下抛弃了之前的一些工程教条。从而达到了更好的性能。
火箭回收究竟能不能省钱的问题可以去看小火箭的成本核算。邢博士毕竟是做火箭的，他的分析比网友瞎猜还是靠谱一些的…现在从ULA火神到长征8号都要求可回收，至少说明了可回收火箭这条路，不管最后能不能走通，还是有一定道理的。（以及也是有一定难度的，否则也不用研发一个全新的型号/现在连个亚轨道的试验机都没搞出来了）顺带一提，SpaceX回收后复用的火箭还从来没出过问题呢，100%成功率。
上一个尝试大量发动机并联并设置冗余机制提升可靠性的是苏联的N-1火箭，但N-1的冗余机制从来没正常工作过…猎鹰9号是有过在发射时坏掉一台发动机还成功将载荷送入轨道的经历的…
果断抛弃又贵又低效的辐射加固硬件，转而使用大量商用处理器进行表决降低成本。这个应该是头一遭…
上面级和起飞级用【几乎】一致的发动机【只有喷管大小的差别】…说实话这个操作很低效很吓人，但在缩短研发周期和降低研发制造成本方面功不可没。
猎鹰9和重型猎鹰用同款整流罩…这使它们不能和ULA抢大型侦察卫星的订单（容积不够），但同样缩短了研发周期降低了研发制造成本。
大长径比铝锂合金半气球储箱，这个就是改写教科书级别的操作了…技术全都有，但教科书上说把它们合起来这么用不行。SpaceX经过计算机建模之后认为可以就去做了。结果告诉我们工程实践还是要从物理原理出发…经验定律不一定靠谱……
—————更新分界线—————
SpaceX的迭代速度同样快得吓人，从2005年到2019年的14年间研发制造了v1.0、v1.1、v1.2 Block 3、v1.2 Block 4和v1.2 Block 5这5种版本的猎鹰9，同步转移轨道运载能力从4.5吨一路提升到8.3吨。现在在回收一级的情况下依然有5.3吨的同步转移轨道运力，与不能回收的长征7号基本相当（5.5吨）【这个现在有争议，我对长征七号的资料来源并不靠谱，做这个比较很可能不合适】【现在看来是我把长征三号乙的资料张冠李戴了，我的锅我的锅】。这么恐怖的迭代速度我目前还没有在其它任何友商身上看到……
再说到Starship/Superheavy，这个很多人口中的“圈钱项目”。可以说从猎鹰1号开始就有很多人分析SpaceX一定做不出来一定是在画饼圈钱了…从猎鹰1号到猎鹰9号到火箭回收再到重型猎鹰，不管是在中国还是在美国，唱衰的声音不绝于耳。我建议现在唱衰Starship/Superheavy的批评家吸取一下之前失败的经验教训…也稍微迭代一下自己的思维模式……我不认为Starship/Superheavy一定会成功，但至少现在SpaceX提出一个新的疯狂设想的时候我不先入为主地认为它一定会失败……
总结这些经验我们可以看出，SpaceX因为没有经验所以也就没有历史包袱。其大胆采用快速迭代的敏捷开发加快技术进度，大量使用商用货架技术来降低成本并缩短开发周期。他们很清楚自己想做什么，从降低成本出发做了很多之前没人想过没人做过的事情。我认为这家公司在这些方面还是很值得学习的。
顺便反驳几个有事实性错误的观点：
猎鹰9号家族目前的发射成功率是97.1%，回收的成功率也有83%。在全世界的运载火箭里是很不错的成绩了。不存在所谓“偶然的成功”。
长征7号绑的4个液体助推器用的是和主芯级（以及长征5号助推器）完全一样的YF-100高压补燃液氧煤油发动机，结果在火箭总重更大的情况下不回收的运力与没有助推器的猎鹰9 Block 5的回收运力相当…【因为信息来源的原因也不一定靠谱】我还能说些什么……用着推力大得多效率高得多的高压补燃煤油发动机居然做出来效果差这么多…我还能说什么……
200吨推力380秒真空比冲液氧甲烷的猛禽发动机已经在试车了，长征8号长征9号的发动机现在在哪里……【有评论说长征8号会使用现成的发动机于2021年首飞，这个信息我之前不知道也不敢瞎说，就把它放在这里了】
正文已经结束，对其它有事实性错误的观点的反驳会贴在下面延长这个答案……
对回答的后续修改在【】里……
luxiair 网友的相关建议:
SpaceX通过强大的工程能力，高速迭代产品，把本来不是“黑科技”的技术转化成“黑科技”产品才是SpaceX最核心的竞争力吧。
SpaceX的核心产品当然是猎鹰系列火箭，而猎鹰系列火箭的核心自然是其发动机梅林。所以我想介绍一点，黑科技的猎鹰火箭是由怎样的low科技梅林驱动的。
FASTRAC火箭发动机
NASA在90年代意识到，马歇尔太空飞行中心（MSFC）新招聘进来的很多火箭工程师缺乏一线开发经验，遂决定设计一台简单的，低成本的液氧煤油火箭发动机来锻炼一下新人，让他们积累经验。这就是FASTRAC项目，它的上马是为了锻炼工程师，而不是有一个火箭项目需要对应的发动机才来开发。
在FASTRAC项目中，选择了液氧煤油这个燃料组合，虽然比冲低于强大的液氢液氧火箭，但是开发和制造成本远远低于。关于液体火箭燃料组合：
例如航天飞机的发动机SSME，或者俄罗斯强大的RD-170/180系列火箭发动机，都采用了分级燃烧循环（高压补燃），所有的氧气和燃料最终都进入主燃烧室，从喷管喷出形成推力。
而分级燃烧循环的发动机在设计和制造时，成本和难度都比较高。因为预燃烧室和主燃烧室是相对绑定的，迭代收敛找到一个合适的参数组合比较困难，花费时间也比较久。FASTRAC则是采用了燃气发生器循环，一部分氧气和燃料燃烧后推动涡轮泵，然后直接作为废气被排出，不形成推力，这就是浪费了一部分携带的燃料和氧气。可是这样设计难度就低多了，预燃烧室（燃气发生器）和主燃烧室在循环中是相对分离的。
所以FASTRAC在喷管旁边有一个粗管子，就是燃气发生器产生的废气排气管，其并不产生推力。
除了发动机本体以外，NASA还改进了传统的供应商管理体系。这发动机从上马到点火测试，用了仅仅两年的时间，这还是1996-1998年，那时的计算机模拟等技术跟今天不可同日而语。
FASTRAC的数据一点都不漂亮，主燃烧室压4.3兆帕，真空比冲319秒。同样燃料组合，强大的RD-170则有24.5兆帕主燃烧室室压，真空比冲达到了338秒。
没有亮眼的数据，但是FASTRAC项目达到了NASA给它定的目标，锻炼新手工程师。而且种种压缩成本的组合手段下，它真的很便宜。遗憾的是，它从来都没有上过天，不过上天本来也不是它的人生目标嘛。
2002年，SpaceX成立了，作为一个火箭公司，没有自己的发动机怎么行。马斯克的眼光瞄上了FASTRAC。
梅林
梅林发动机并不是FASTRAC的复制量产版，但是它的设计参考了FASTRAC。毕竟马斯克要做低成本航天，而FASTRAC就是为了低成本定义的，无论是设计还是生产。
和FASTRAC一样，梅林当然也选了液氧煤油这个燃料组合，燃气发生器循环。不过室压提高到了9.7兆帕，推力也高了几倍。
真空比冲311秒，甚至还略低于FASTRAC。
为了降低成本，第一代梅林，也就1A子型号，甚至用了烧蚀冷却的喷管。这种技术通常用在固体火箭发动机上，液体火箭发动机要用主动式再生冷却，也就是燃料从喷管流动预热，也同时给喷管冷却，保证不被灼热的喷气熔毁。
装备梅林1A的猎鹰一号火箭在2007年的第二次发射中取得了成功。而后增加推力版的梅林1A也就是梅林1B开发并不十分成功，被放弃了。
而转而采用再生冷却喷管的梅林1C型，于2007年点火成功，并于2010年第一次作为猎鹰九号的动力成功完成任务。梅林1C的实际使用寿命可以支持10次飞行，这也是为什么回收火箭有商业意义。
而梅林系列的下一个版本，1D型于2012年结束开发，2013年首飞，真空比冲达到了310秒。推力，寿命，可靠性都得到了提高。除此以外，生产成本进一步降低。
除了这些以外，猎鹰九号一级火箭搭载9台梅林，二级又搭载一台真空版梅林。而重型猎鹰甚至丧心病狂地，一级火箭加两个助推器共27台梅林。这么大的数字，也提高了梅林的总产量，降低了单台成本。
伴随着梅林系列一次次的进化，猎鹰火箭的运力也在一步步提高。最终重型猎鹰实现了这个梦幻的画面。
要知道，SpaceX是2002年才创立的创业公司，在航天这个门槛极高的行业，已经占据了商业发射大部分市场。梅林从FASTRAC这个不起眼的培训项目进化而来，也是SpaceX进化的缩影。
这一步步的闪转腾挪，快速迭代转化，才是SpaceX最强大的黑科技吧。
关于SpaceX的回收技术：
SpaceX的载人龙飞船：
关于火箭发动机，扩展阅读：
helloterran 网友的相关建议:
美国的强大在于美国拥有最好的人才，这个人才不局限于理工，包括政治、经济、教育、军事等。
美国的强大无论世界五百强占据了多少席位亦或者美国的军事力量多么骇人听闻等等，归根结底是因为美国拥有最好的人才因此造就了他的强大。美国强大的标志也并非多少艘航母，多少个五百强，而是美国在世界大学排行榜常年占据世界最好的大学前20中的17-18个(无论中外排名)、前100中的50个左右，美国高校2007年-2017年的论文发表数量高达380W篇，并且每篇平均引用量达到了17.5次。
时至今日，美国每年吸收的高等人才移民和本土的优秀教育发展是他强大的根本。
美国教育的强大要从其建国开始，美国的开国班底不同于其他国家的清一色政治家、军事家团体，美国开国的那批人有着非常浓厚的科教背景，例如医学、物理、建筑学等。当美国建立开始的整个国家便投入了大量人力物力建设高等院校。在美利坚合众国成立之前，全美仅有9 所高等院校，当百年国庆之时，全美高等院校总数已达700 多所(平均一年建成7所高校)，而当庆祝建国200 周年之际，院校总数已超过2800 所， 如今美国共有4810 多所高等院校。美国高等教育的发展大致分为四个阶段：1636- 1776 年为大学的创建阶段，出现了殖民地学院； 1776-1862 年为专业教育的发展阶段，独立的专业教育学院得以建立和发展；1862-1900 年为现代意义大学的诞生阶段，当今美国著名的大学相继建立；1900 以后为高等教育发展和多样化的阶段，产生了适应经济和社会发挥需要的社区学院，大学也得到进一步的发展和改革。
美国教育里程碑事件 :1862 年美国联邦政府通过《莫里尔赠地法案》， 把联邦政府的土地以每公顷1.25 美元的价格廉价出让给各州，每州约3 万公顷，用以创办和支持院校的发展，特别是创办农业和机械学院，攻克一些农、牧、林业等方面的技术难关，以适应美国农业迅速发展和人口激增对高等教育的需求，从而促进了美国高等教育职能向为社会经济发展提供服务的方向延伸，同时也为美国新型大学的建立与发展提供了广泛的社会经济环境。此类学院被称之为“增地学院”。前加州大学校长、卡内基高等教育委员会主席克拉克·科尔认为，美国现代公立大学体系至此才开始产生。
随后19 世纪下半叶，美国高等教育进行了几项重大改革：通过立法，设立农工学院，建立高等教育为经济建设发展服务的体制；向德国学习，发展研究生教育；创立两年制学院，理顺高等教育与中等教育的关系，奠定美国高等教育的基础层次。这几项改革促使美国高等教育在20 世纪初形成了具有专科、本科和研究生教育的三级结构，以及由准学士、学士、硕士和博士构成的四级学位结构的现代高等教育制度的雏形。为此，美国著名教育史学家约翰·S·布鲁贝克教授和德克萨斯大学高等教育学教授保罗·韦斯特迈耶等人将现代高等教育制度形成之后的美国高等院校称为“现代大学”。
随着美国高等教育的大幅发展，他们从欧洲科学知识的追随者逐步开始完成反超。
很多人总是觉得一个国家的强大应该是飞机大炮或者航母导弹亦或者芯片机床，但是这些都是都相对来说是结出的果而非因。美国通过建设高等教育和广泛全球吸收高等人才两件事完成了他强大的根本，在美国的技术移民大军中你可以看见大量伊朗、俄罗斯、中国等意识形态不同国度的来者。
在技术移民最疯狂的时期，20世纪90年代，美国高校中的工科领域讲师一度技术移民身份比例达到70%。
除此之外，美国的社科、法学、金融等非理工领域的教育建设的也很好，美国的全球军事体系、美国的构建布雷顿森林货币体系等都得益于该方面人才的贡献。截至目前，美国依然是全球最大的人才净流入国，虹吸来自亚欧的顶尖学子，而美国优秀的企业、繁荣的金融等等不过是人才基石上长出的花朵。
抛开美国官方对技术移民的态度和政策，美国民调也显示约有78%的民众支持高等人才移民至美国。
值得一提的是即使在不希望有移民的民众中进行调查，依然有63%的美国民众希望高等人才移民保持。
回想二战时期，美国与德国交战中，美军阵中有大量的将领都是德裔美国人。美国这种族裔混居的国家相对于主体民族排外性会更低一些，也会更包容一些，这是他某种程度的优势。
美国截至2015年博士毕业生的数据统计报告，里面有部分内容涉及到外国留学生的去留比例和就业统计。
报告显示，2015年美国共授予博士学位5.5万人，科学与工程领域占75%，其中有1.4万人为外籍，中国、印度和韩国籍加起来占了一半。外籍博士留美意向统计——想留美的人是想离美人数的3倍以上，2015年外籍博士的总体留美比例超过了70%。博士毕业后继续留美科研或工作不同生源地的比例统计如下：
得益于全球的知识分子的到来，美国的资本家只要做一件事钱给到位，企业就能发展起来，在很多新兴科技企业方面，美国资本家的模式+美国高等教育的成果形成了巨大的优势。
1.航天方面
NASA(甲方机构学术研究为主，有一定工程能力)>ULA>SpaceX>其他国家。除此之外美国还有内华达山脉公司、蓝色起源、毕格罗宇航公司、维珍银河公司、轨道科学公司、XCOR宇航公司、电子火箭实验室等等。
2.航空方面
世界十大民用飞机公司，美国占据五家。其中波音作为世界头号航空公司，占据了50%以上的市场份额，紧随其后的是空客的30%+。除此之外美国还有湾流、赛纳斯等中小型飞机的知名公司。
航空航发三巨头美国占其二，美国通用公司处于市场绝对老大地位，占有40%市场份额，其次是英国罗·罗公司，占据22%市场份额。美国普惠公司占9%的市场份额，其2005年为F35研发的F135发动机可能是目前战斗机最强的发动机，
3.医疗机构
这其中亚洲、中东、欧洲等富人阶级最爱去的美国医院应该是梅奥、麻省、安德森等。
4.医疗器械方面
美国在全球十大医疗器械厂商中独占7家，GE、美敦力、强生等企业实力十分雄厚。。
5.医疗药物方面
在世界医药公司排名中，美国占据绝对的优势，不过优势相比较其他行业没有那么夸张，TOP20中独占10家，美国连续多年占据世界创新药物五成以上。
6.半导体方面
世界最强半导体企业TOP24，美国11家(英特尔、高通、英伟达、镁光、德州仪器等)，不过值得一提的是，三星首次超越英特尔，占据了全球14.2%的市场份额，中国台湾企业台积电与联发科榜上有名。
7.操作系统方面
PC操作系统，WIN7(67%)唯一的对手是WIN10(17%)，剩下是WINXP(12%),MAC(6%).
手机操作系统份额排名：Android、iOS合计占98.2%，Windows Phone贵为第三但是仅占0.73%。
8.军事设备方面
第1名 洛克希德·马丁公司 军售额395亿美元 美国
第2名 BAE系统公司 军售额327亿
第3名 波音公司 军售额311亿美元 美国
第4名 诺思罗普·格鲁曼公司 军售额266亿美元 美国
第5名 联合航空制造集团公司 军售额240亿美元
第6名 通用动力公司 军售额229亿美元 美国
第7名 雷神公司 军售额216亿美元 美国
第8名 欧洲宇航防务公司 军售额162亿美元
第9名 芬梅卡尼卡公司 军售额102亿美元
第10名 联合技术公司 军售额99.6亿美元 美国
9.软件方面
其他数据就暂不列举，美国现在是全球最大的人流流入国以及拥有最好的高等教育。这是他发展的最核心的根本力量，换句话说美国强大崛起给其他国家的提示就是做好本国高等教育、留住本国高等人才、吸引非本国高等人才三部曲。
附中国G7高校本科生源去处一览
清华
北大
浙大
2016 届共1416名本科毕业生出国(境)留学，占毕业生总数的 25.21%
上交
复旦
南大
中科大
本科出国(境)553 人，占本科毕业生总人数的31.9%
1
相关话题
如何看待嫦娥五号带回的部分月球土壤将保存在湖南以告慰毛主席？为什么中国的运载火箭大多数带小尾翼?
长征十一号运载火箭首次海上发射圆满成功，为什么要从海上发射？有什么优势？
如何看待特斯拉CEO马斯克发推“服下红药丸”，疑似改变政治立场?
长征六号改与长征八号对比有何优劣？
如何看待11月2日，马斯克在推特上发布曹植《七步诗》？
天舟飞船真的是世界第一吗?
长征五号与猎鹰f9的差距有多大?
人类各自为政探索太空，是相互竞争促进了发展还是重复浪费？
航天器变轨是「差之毫厘，谬以千里」吗？
前一个讨论
相关的话题
「马赫环」是什么，它的产生原理是怎样的？中国卫星显示安- 225 表面出现多块散射增强区，提示机棚受严重损伤，情况极为不妙，是否还有修复可能？
为什么没有把金属作为工质，利用电磁炮发射来获取动力的火箭引擎呢？
为什么不把乏燃料发射到太空去？
如何看待韩国计划今日发射自主研制的「世界」号运载火箭？
截止现在，有掌握在轨卫星维修技术的国家或者公司团体吗？
嫦娥五号启程回家，其他国家是怎么看待嫦娥五号的？
蓝剑航天是一家什么样的公司？
如何看待 NASA 回应「嫦娥五号」发射成功：希望中国分享探月数据？
如何看待第二轮双一流复旦大学航空宇航被撤销但教育部不发撤销名单?
如何评价长征 6 号火箭首次发射成功？
火箭具体是如何点火的？
马斯克配的上范冰冰吗？
航天投资控股有限公司党委书记、董事长张陶被批准逮捕，还有哪些信息值得关注？
神舟十三号发射成功，3 名航天员顺利进驻空间站，驻留 6 个月会面临哪些挑战？
如何设计制造一台超燃冲压发动机？
太空计算机为什么性能都特别低？
SpaceX能否在2024年之前成功将人类送上月球？
关于NASA重返月球计划，当前有哪些值得评价的信息？
人从臀部排出气体的比冲是多高？
中国空军公布珠海航展阵容，歼-16D、无侦-7 首次公开展示，有哪些信息值得关注？
如何评价印度试射重型火箭成功？
如何评价星际荣耀双曲线三A型火箭的单侧CBC设计？
NASA 指责中国航天「不主动提出合作」和「缺乏透明性」，意图是什么？
我国的太空航天事业与普通人之间存在怎样的联系？
美国国家航空航天局（NASA）预知了哥伦比亚号航天飞机的事故吗？
为什么高科技的航天探测器和飞船还在使用原始的降落伞呢，没有更有科技含量的降落手段吗？
为什么火箭卸掉燃料可以飞得更远？
纯氧环境下的衣物和日用品得用什么材料？
请问美国登月后如何从月球返回呢？