近日美國國家工程院
公布新增院士名單
美國太空探索技術公司
SpaceX創始人埃隆·馬斯克
位列其中
作為世界上較有影響的工程院之一
當選美國國家工程院的院士
無疑是工程領域專家的最高專業榮譽之一
他的哪項成就促使他獲得此殊榮？
未來還将有哪些大動作呢？
馬斯克當選院士
張宏江、方岱甯等入選外籍院士
中原標準時間2月10日上午消息，美國國家工程院（National Academy of Engineering，NAE）釋出2021年度國家工程院增補院士名單，此次共有111名院士及22名外籍院士入選。其中，特斯拉以及SpaceX CEO埃隆·馬斯克入選。
關于獲選原因，美國國家工程院寫道，SpaceX創始人、首席執行官和首席工程師馬斯克，在可重複使用的運載火箭和可持續運輸和能源系統的設計、工程、制造和營運方面取得了突破。
同樣入選的還有許多來自我們熟悉的公司及院校的人物，如北京的源碼資本公司的投資合夥人，同時也是凱雷投資集團進階顧問、清華大學智能産業研究院（AIR）卓越通路教授的張宏江博士，因在多媒體計算領域的出色技術貢獻，當選了2022年的工程院外籍院士；
中國科學院院士、來自北京理工大學先進結構技術研究院的方岱甯教授，憑借他對鐵電/鐵磁材料力學和極端條件下的輕型多功能結構的研究貢獻，也被評為了2022年美國工程院的外籍院士。
公開資料顯示，美國國家工程院是美國工程科技界最高水準的學術機構，同時也是世界上較有影響的工程院之一，當選該院院士無疑是工程領域專家的最高專業榮譽之一。
馬斯克在一些人眼中的形象，總與炒币、社交網絡話痨等關鍵詞挂鈎。但他在産業領域上的成就，可以說毋庸置疑。
可重複使用的運載火箭
大大降低航天成本
美國太空探索技術公司（SpaceX）成立之初就瞄準了火星殖民，而火星殖民最基本的前提就是大規模的航天發射。早在20世紀初，全球平均每千克的發射價格超2萬美元，這讓大多數人質疑SpaceX公司隻是妄想，但是SpaceX公司并沒有動搖和改變這一目标，而是不斷調整和優化，推動自身技術和能力的進步。
為了降低發射價格，SpaceX公司堅持采用“重複使用運載火箭”這條技術路徑，并在攻克和應用了垂直起降技術後，多次實作突破。現今的火箭回收對象主要是指一級和二級火箭助推部，主體就是發動機艙段。而主流的回收方案有以下兩種：
傘降回收
傘降回收其原理，是航天飛機在完成任務後再入大氣層時，通過無動力滑翔水準降落在機場跑道，其兩個大型固體助推器與火箭芯級分離後上升到最高點，然後再入大氣，先放出引導傘再拉出減速傘。助推器下降到一定高度時，減速傘分離并放出輔助傘和主傘，最終助推器以25 m/s左右的速度濺落在海上。
這種方式的優點是技術相對簡單，可靠性高，且回收系統不會過多擠占發射載荷。但缺點同樣明顯，如對天氣因素依賴性過強，着陸精度很差。另外，即使增加了緩沖系統，與傘降系統配合，火箭發動機艙段着陸時的沖擊力還是太大，這就破壞了火箭發動機的完好性和重複使用價值。
垂直回收
傳統一次性使用運載火箭均為垂直發射進入空間，在不對運載火箭構型進行徹底改變的條件下可以通過增加氣動控制機構系統、着陸緩沖機構系統和反推控制系統等對運載火箭進行垂直降落方式的回收。
該方案的優點是火箭着陸點非常精确，在火箭設計上也省略了傘降系統，降低負擔。不過這種回收方式也不乏缺點，除了對感覺、控制系統要求嚴苛外，因為火箭子級需要再啟動傳回和着陸減速，必須保留很大一部分燃料，這就勢必造成火箭運載能力的損失。據相關資料顯示運載能力損失可高達40%以上。
SpaceX公司則經曆了傘降回收和垂直起降兩個大的階段。前者在獵鷹－1發射任務和獵鷹－9前兩次發射任務中進行了試驗，但是并沒有走通。到2010年底獵鷹－9第二次發射任務，一子級在傳回過程中再次因承受不住力/熱載荷而損毀。傘降回收技術經曆7年發展未果之後，SpaceX公司便将焦點轉移到垂直起降技術。
不過，傘降回收技術并沒有被該公司放棄，2019年被成功應用于整流罩的回收複用計劃中。而在垂直起降技術方面，SpaceX公司創始人馬斯克在2011年9月正式披露獵鷹－9火箭垂直起降傳回着陸方案，
在後續的技術驗證中，通過漸進方式一步步地對發動機重新開機、傳回彈道、姿态控制、推力調節、着陸支撐等技術進行驗證，最終成功開啟了火箭回收和複用的曆程。
如今作為SpaceX公司的主力火箭，獵鷹－9（Falcon－9）憑借其重複使用能力帶來的超低發射價格，無論是在商業發射領域，還是在軍用和民用發射領域，都建立起了極大的競争優勢。
未來每天要發射三次大火箭
向火星轉移萬噸物資
正如前文所說，Space X成立的目标，便是降低太空運輸的成本，并進行火星殖民。顯然馬斯克并沒有忘記自己的初衷。
在馬斯克獲選院士兩天後，SpaceX舉行了又一次新聞釋出會，會上向大家重點介紹了人類史上最強火箭星艦（Starship）的最新進展，與今年的幾個重要規劃。
“粗曠硬核”的釋出會現場 | SpaceX釋出會視訊截圖
進行50次發射任務
在演講中，馬斯克談到SpaceX至今已經取得了144次發射的成功，并有106次成功着陸，發射次數多到他幾乎得了發射“PTSD”，同時他還希望今年SpaceX可以進行50次發射任務，未來可以達到每天發射3次的目标。
此外，用于向月球和火星發射貨物和人員的下一代大型火箭——星艦（Starship）作為一種不鏽鋼火箭，被設計成可重複使用。燃料儲備量達到了1200噸，推進力為1500噸，有效載荷能力則為100-150噸，未來可每天飛行三次，能夠同時将150噸物品或100人送入太空。
更好的發動機：猛禽二代現身
SpaceX的成名絕技是低成本、可複用、高可靠性的獵鷹9号系列火箭。之是以做到這些，根源就在于它的墨林（Merlin）系列發動機，尤其是成熟的1D版本。
多次重複啟動、可變推力調節、超高推重比、多發動機并聯工作等特點，使得獵鷹9号和獵鷹重型系列均使用這一款量産型發動機，火箭成本由此大幅降低。
而在這次釋出會中，SpaceX正式官宣了猛禽二代的研發進展。
在測試中它的推力已經提升到了驚人的230噸，且整體結構大幅優化、更加緊湊高效，成本反而會降到初代版本的一半左右。在未來的研發中，預計它的推力還會進一步增加。
更大膽的回收計劃：“筷子”
獵鷹系列火箭的火箭一級（助推器），作為現役唯一可複用的火箭，回收方式可選用地面定點平台和海上定點平台。自2015年12月實作首次成功回收之後，回收技術越發成熟，目前已成功回收超過100次，有4枚助推器突破了10次重複使用，這個資料還在不斷增加。相應地，回收精度也在顯著提升。
于是，采用更強推進系統的星艦幹脆計劃采用一個更大膽的回收方案：通過巨大的機械臂在空中接住降落回來的火箭，馬斯克本人在社交媒體更是把這個巨大的鋼鐵結構叫做“筷子”（Chopsticks）。
回收計劃模拟動畫
這種設計的好處顯而易見：火箭不需要設計巨大沉重的着陸腿，火箭整體運輸效率更高；火箭直接回收到發射塔架，無需經曆轉運、維護和再組裝等過程，複用周期能極大縮短。
不過缺點也很明顯，萬一在回收過程中出現什麼意外，整個發射塔架将一同報廢。
新一代隔熱瓦，目标全箭回收
星艦的目标是全箭回收，這意味着飛出大氣層已經入軌的飛船本身也必須再入大氣層并完整飛回地表，難度遠超現有的僅回收火箭一級。
此前最為成功的政策是同樣可複用的航天飛機，它的核心在于遍布底部和關鍵部位的隔熱瓦/毯。重量低、體積小卻能隔絕上千攝氏度高溫，也導緻這種小小的瓦片價格極高且維護更換成本暴增。
正因如此，隔熱瓦也是星艦研發中的核心技術。過去幾年，SpaceX在這方面的研發取得了一系列突破性進展，NASA和美國空軍也都給予了研發合同支援。據馬斯克透露，該隔熱瓦是可重複利用且自動化的。
有了更加強勁的發動機、更有效率的回收計劃和更加安全有效的火箭搭建外層，馬斯克在會上聲稱，未來SpaceX将能夠日均制造一台猛禽發動機，每架星艦的制造費也将降低至幾百萬美元，單次發射成本将低于1000萬美元。他還表示，希望Starship未來可以運送大量物資，在火星上建造一個能夠自給自足的"火星城"。
回首這些計劃
其中不少都曾
被人冠以“太過理想化”的疑問
但即使最後失敗了
也不失為對未來的一次探索
一旦成功的話
那将對我們未來的生活方式
将産生深遠的影響
未來将會如何
仍然可以報以期待