SpaceX使用不锈钢材质制造星际飞船火星探索火箭

埃隆·马斯克（Elon Musk）于2002年创建了美国太空探索技术公司（SpaceX），旨在降低太空飞行的成本，实现火星移民。SpaceX正在开发星际飞船，这是一种私人资助、完全可重复使用、用于星际和轨道空间飞行的发射系统。

星际飞船的独特之处在于其火箭及“超级重型助推器”（Super Heavy Booster）的壳体选材。SpaceX最初计划采用最先进的碳纤维材料制造该飞船，但后来宣布将用闪闪发光的300系列不锈钢材料来取代碳纤维。

这标志着自20世纪50年代“阿特拉斯”洲际弹道导弹（ICBM）计划失败以来，人们首次在火箭中使用这种材料。然而，由于星际飞船旨在用于星际旅行，因此材料选择是SpaceX能否成功到达火星（离太阳第四近的行星）的一个重要因素。

不锈钢的卓越性能使星际飞船能够应对极高和极低温度

采用合适的材料制成

不锈钢的一大优势在于熔点很高，适用于太空旅行。铝或碳纤维的稳态下最高工作温度为150°C，在180°C-200°C的温度范围内可短期工作，但这将弱化材料的性能。一些碳纤维材料在200°C的温度下可连续工作，但材料的强度将有所降低。

在进行适当的散热控制情况下，钢可以在820℃-870℃的高温下正常工作。因此，一种创新的钢制系统将用于星际飞船的隔热层，保护飞船在进入火星或地球等具有大气层的星球时免受高温破坏。

隔热层有两个以纵向加强条连接的不锈钢层，水在其间流动。隔热层外部设有微孔，水可以从中“渗”出，通过蒸发冷却的方式保持低温。

要想实现火星移民计划，降低飞行成本至关重要，不锈钢在这一点上再次脱颖而出。碳纤维的成本为每公斤135美元，在加工过程中至少会产生30%的废料，这意味着其实际成本大约为每公斤200美元。而同等重量的不锈钢仅需花费3美元。

不锈钢极具成本效益、性能卓越，这对SpaceX成功实现其火星移民计划来说至关重要

勇担星际航行的重任

当把飞船发射到地球大气层外部空间时，必须考虑到每一克的重量，并尽可能地减轻重量。在传统观念中，人们不会将钢视作轻型材料，但实际上，不锈钢的特有属性使它成为了减轻飞船重量的最佳选择。

太空既寒冷又黑暗，始终处于-270℃的严寒之中。在这样的低温下，不锈钢的强度将提高50%。由于其组成成分中含有铬-镍元素，因此不锈钢即使在非常低的温度下也不会变脆。

不锈钢的高延展性、高韧性以及在低温环境下不易发生断裂的特性，使其成为制造星际火箭的完美材料。这些特性意味着材料用量的减少，从而进一步降低火箭重量，使不锈钢成为实现太空旅行的绝佳材料。

星际飞船采用可重复使用的设计思路。SpaceX声称，该飞船在着陆一小时后即可重新发射。出于这种考虑，该公司的材料团队一直在研发一种铬含量更高的新型不锈钢合金。这种304L合金具有更强的耐腐蚀能力和抗退化能力，非常适合星际移民的持续重复使用需求，堪称完美之选。

显然，SpaceX工程师的想象力和技能以及驾驶飞船的宇航员团队的英勇精神将引领星际航行。然而，正是钢材的持久性能，使得人类的火星之旅变得更为切实可行。