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10米级不锈钢贮箱是中国对星舰式体系的正面回应

lea无爱即无忧 2025-05-02 07:15:42
[楼主]1楼


2025年4月底,中国航天科技集团一院宣布成功研制出国内首个10米级直径不锈钢贮箱样机。


这则消息如果不配图片、不加注释,极易被误读为“又造了个罐子”;但只要对照世界航天发展格局稍加解读,就不难看出,这是一枚足以改写中国未来运载体系的“第一构件”。


“10米”不是一个简单的尺寸,它是一道门槛。世界上能迈过去的航天体系,至今仍是凤毛麟角。



十米钢壳,不只是“尺寸”的突破


这一只看似平凡的钢壳背后,藏着中国对新一代国之重器的一次试探。要真正读懂它的意义,我们需要回到三个看似简单、却关乎体系跃迁的问题上来。


直径10米,意味着什么?在航天系统中,贮箱不仅是火箭的“腹腔”,也是最复杂、最大件、承载力最强的结构模块之一。液体火箭的推进剂占据全箭体积的绝大部分,因此谁能造出最大直径、最长结构、最高集成度的贮箱,谁就掌握了重型火箭的制造主权。


目前中国现役最大火箭长征五号,其芯级直径为5米;长征十号载人登月火箭,也延续了5米平台。这一级别足以支持空间站、探月器、探火器等重型航天器任务。但在进入月球基地、火星载人、深空母港这些下一阶段目标后,5米平台明显力有不逮。


SpaceX的星舰系统,核心级直径为9米,就是在5米平台上迈出的这一步。它既是一种运载能力的扩张,更是一种制造体系的重构。现在,中国不但迈出了这一步,而且一步跨到了10米,不仅等同于SpaceX,也已超越NASA用于载人登月的SLS超重型火箭(8.4米),直指超级重型运载系统的新范式。


为什么是“不锈钢”?传统火箭贮箱多使用铝合金或铝锂合金,轻质、成型性好、适合冷作加工。但不锈钢的引入却意味着完全不同的思路。


不锈钢更重、加工难度更高、热胀冷缩系数更大,但它有两项关键优势:第一,强度稳定,能承受极端低温与再入高热;第二,制造成本更低,适合重复使用系统的结构化制造。


SpaceX的星舰选用不锈钢,原因正在于此。它可以不怕热、可以反复焊、可以直接裸身入轨甚至硬回地面。而这种高温抗性、高可靠性、厚壁结构的大型不锈钢贮箱,恰恰是可重复使用火箭构型的核心部件之一。


此次中国航天研制的10米级不锈钢贮箱样机,很显然不是为现役任何火箭量身定做——它超出了长五、长十的设计范畴,唯一可能的归属,就是“下一代重型火箭”,即长征九号未来的可重复使用构型。


这一构型早已从原先的“一次性三子级”调整为“两级入轨、可回收、超大推力”的方案,几乎等同于中国版星舰。而在这个构型中,10米直径+不锈钢+模块化贮箱,正是平台架构的最小单元。


样机为什么是个“短胖子”?是成品吗?从网传照片来看,这个贮箱样机形如“短胖钢罐”,顶部为椭球形封头,中段为短筒体,底部连接一段小角度锥体。与星舰等飞行级贮箱动辄15米以上的高度相比,它显得格外“憨厚”。


但这是标准流程中的样机阶段。通常大型贮箱研制分为:封头制造 → 封头焊接 → 中段滚焊 → 全段胀形与检查 → 结构样机 → 工艺验证 → 飞行级总装。眼前这个“短胖版”贮箱,仅仅是“结构样机”,它的任务是验证制造工艺、结构强度、焊接精度与材料性能。


真正飞行时,中段将会被显著拉长,筒体长度增加两倍甚至三倍,从而组成完整箭体贮箱。这正如SpaceX早期公布的星舰贮箱焊接环、垂直堆叠式舱段,也是从“环筒试焊”开始,逐步形成70米箭体的工业流程。


所以,这不是成品,而是底座。但底座稳了,上层建筑才有可能。



这一步,不能走慢了


在航天工业体系里,时间有时候比技术更关键。谁先建立起下一代运载平台,谁就抢占了进入深空和太空经济的“轨道主权”。而在当下这个时间节点,中国选择开始造10米级不锈钢贮箱样机,背后不只是一次技术演练,更是一场工业战略的提前排兵。


从全球范围看,超级重型火箭的格局正处于剧烈重构的前夜。美国已经把赌注压在了两个方向:NASA的SLS系统是高可靠性、国家级任务专用平台,而SpaceX的星舰,则是通往商业深空的超级运载工具。前者稳健而昂贵,后者激进却高频。SLS已完成首飞,星舰也在高速推进集成测试。欧洲、印度、日本至今尚未迈入超重型火箭领域。此刻的中国,既不能落入传统SLS模式的成本陷阱,也不能在技术节奏上被星舰甩开代际差距。


10米级不锈钢贮箱样机的出现,正是在这种全球竞速的大背景下敲响的“起点枪”。这意味着中国并没有选择继续在5米级平台上优化调参,而是试图在平台层面上实现跳跃,直接攻入超重型乃至可重复使用火箭的最深水区。这并不是“提前上马”,而是“赶在对手封门之前先入局”。


更重要的是,这场竞赛的意义早已超出工程技术范畴。未来的太空竞争,将不再只是“谁能发射”,而是“谁能高频、低成本、工业化地往返太空”。这正是星舰所代表的那种“生产火箭,而不是制造火箭”的工业理念。而10米级构件的制造能力,正是这种理念的技术前提。没有大直径、模块化、高耐热、高回收容错率的结构制造体系,就谈不上复用,更谈不上高频。


中国过去三十年在航天领域的进展是巨大的,但多数成就在传统火箭范式中取得。而这一范式如今正在被打破:传统火箭强调可靠、稳妥、型号固化,而星舰式体系强调试错、迭代、工业复制。10米样机不是一个具体型号的部件,它是对下一代范式的第一次正面响应;它并非延续长征五号的技术路径,而是一次对星舰式体系的正面回应。


很多人误以为,中国火箭一定要做到可以复用、可以落地回收、可以全部不锈钢,才叫完成突破。但其实,第一步不是做出星舰,而是做出能“造星舰”的系统能力。能焊出10米钢壳的工厂、能检测10米构件的设备、能运输10米贮箱的陆海联合保障链,这些背后的基础体系,才是真正重型火箭能力的基底。


而最怕的,正是我们以为自己还有时间,却没意识到下一轮航天竞赛的时间表,早就被别人定下了。SpaceX目标是在2030年前把星舰变成“像公交车一样高频发射”的平台,如果那个目标一旦实现,它将不仅主导低轨发射市场,还可能主导地月运输、地轨往返、甚至月球基地补给。这些任务,如果缺乏重型运力平台,就相当于自动放弃登场资格。


中国当然不缺制造大火箭的能力,关键是要在正确的时间点,把正确的技术路线落实成平台级生产能力。这一次,10米钢壳先动了手,说明中国已经意识到,不能再等。



结语


在航天史上,每一个真正意义上的突破,往往看起来都很朴素。它可能不是一次惊天动地的发射,不是一段振奋人心的视频,而只是一段焊缝的精度、一只贮箱的直径,或是一块不起眼的钢板。可正是这些“看不见”的跃迁,构成了未来几十年太空能力的天花板。


中国的10米级不锈钢贮箱,并不是某个型号的预告,它是一次工业范式的敲门砖。它背后站着的,不是一枚火箭,而是一整套新的太空制造逻辑。从这只钢壳走出的,不只是推力,也许是中国航天真正进入星际文明赛道的那一步。


这一步来得很安静,但不能走慢。


签名档

传说中,鲤鱼和张生于千万人中找寻到了彼此,心无旁骛,一诺终身。

lea无爱即无忧 2025-05-02 07:31:01
[楼主]2楼


热门评论


lea (无爱即无忧) 在 ta 的帖子中提到:

2025年4月底,中国航天科技集团一院宣布成功研制出国内首个10米级直径不锈钢贮箱样机。

这则消息如果不配图片、不加注释,极易被误读为“又造了个罐子”;但只要对照世界航天发展格局稍加解读,就不难看出,这是一枚足以改写中国未来运载体系的“第一构件”。

“10米”不是一个简单的尺寸,它是一道门槛。世界上能迈过去的航天体系,至今仍是凤毛麟角。

……


作者对航天领域了解太少。不够专业。


首先中国重型运载火箭是一级复用的三级构型(也包括两级型号)和两级全复用的两个大系列。


中国两级全复用参考星舰还有一点道理。不过希望作者能真正了解中国重型运载火箭和星舰的差异,如果作者能知道其中差异和导致这些差异的原因。就知道为什么星舰设计是有很大缺陷的。


实际上美国NASA更希望星舰的方案更类似中国重型运载火箭的设计。中国重型运载火箭10米级储箱有2219铝合金,也有考虑到不锈钢设计的。具体是不是不锈钢设计作为最终方案,现在还没定案。


不锈钢储箱优缺点都有,研制难度是要低于同级别铝合金储箱的,材料特性就决定了。能做这个规格的铝合金储箱的国家,绝对能用更小代价做出同级别不锈钢储箱。而能做这个级别的不锈钢储箱,但是未必能做出同级别的铝合金储箱,因为二者使用工艺不一样。


不锈钢说白了就是一般的焊接工艺,所以最初的星舰在露天找一堆西班牙语的老墨(南美合法非法移民)就能攒。而铝合金其实不能焊接,或者说要焊接要用特殊的焊接工艺保证拼接质量和强度(材料特性使然)。就因为这些,导致星舰v1实际是失败的,因为不锈钢造成的箭体严重超重,无法达标初始规划运力,5000t的火箭的低轨运力,理论推算也就比不到千吨的长征5强3-4吨(大约28对24吨)。所以空叉才又搞出v2/v3版本。


另外火箭储箱不是越长越好。中国重型运载用的储箱,特别是2级以上,就没考虑星舰那么长,因为没必要。作者不知道星舰系列火箭最大的问题在哪里,其实就在于他号称运力最大。但是实际他的载荷舱长度是很短的。别说和中国重型运载火箭的可以做到30米甚至更长的载荷高度去比较,就是和SLS系列比较,都是很小的。星舰v1版的载荷舱理论容积是900+立方米,而SLS2的载荷舱理论容积是最大1800立方米,而中国重型运载火箭的载荷舱理论容积,估算最大可以达到2400立方米,甚至更大。而星舰v2版本载荷舱容积更小,只有星舰v3版本载荷舱容积才增加到1200-1400立方米。不知道作者是否考虑过,为什么SLS2一个130t最大LEO运力,中国重型运载一个最大140-150t的LEO运力,要配置这么大的载荷舱呢?不知道作者是否了解到美国上世纪70年代发射的天空实验室(载荷入轨规模不到90t),去看看那个载荷的尺寸星舰装得下吗?星舰能装100t的这种载荷,能有从箭体中释放到空间中吗?作者知道,目前星舰规划的所有舱门,都无法投放单体超过10t的卫星吗?作者不知道,星舰运力虽大,但是按目前的规划到2030年,在低轨连DFH5这类体积(5-8t级重型通讯卫星)的载荷都释放不了。至于巡天望远镜这类(哈勃望远镜),更发射不了。这就是为什么中国重型运载会有发展三级型号的原因(一级复用),而没有盲目上全复用,全复用要到2035甚至更晚才飞的原因。实际上作者要是去知名的NSF论坛看看,就知道,除了空叉的粉丝团体之外,大部分专业背景的人都清楚并多次倡导,星舰必须发展消耗性上面级的规格,而不是全复用的型号。因为全复用或者货仓构型的航天飞机,在几十年前就让业内认知到,复用货仓的空间使用的低效,航天飞机发射起飞质量接近重型运载(比土星5火箭小一点),送了90吨的载荷入轨,实际最大载荷只有20吨能投放在空间(航天飞机自重70吨)。然后大部分发射载荷质量还到不了20t。


希望作者能认真了解和专研一下CZ9和星舰外观上那么多明显的差异,这些差异背后体现的国家需求和技术到底差在哪里。如果你真读懂了CZ9火箭为什么要这么设计,这些设计背后代表的技术能力。你会发现真相是,星舰并不那么优秀,作为一个私人航天企业的成果,他确实不错。但是要作为国家意志力的体现,人类进军深空的旗帜。星舰还到不了那个位置。


最后再说一句,美国NASA里面即便是亲马斯克的中层管理官员(猎鹰9初期拿到NASA订单的金主爸爸),去年年中都私下表示,靠马斯克的星舰要完成登月,按现有进度,恐怕都要2030甚至2033年以后了。星舰现在入轨都没做到,而后面的技术挑战更是一个比一个大。星舰入轨是应该是整个星舰版本HLS流程中最容易的那个环节了。马斯克/空叉/星舰都应该走下神坛了。


签名档

田野的夜晚何其宁静。

即连虫豸的鸣叫,也安然融合到晚风中了。

而坐拥这个广阔世界的,不过是一只小兔和一只小猪。

你若在地里远远窥视,仿佛只见到两个浸润于静谧中的小小身影。

也许永不能够知道它们细听到了:

时光的洪流亦大动若静,分分秒秒,奔涌而过。