特斯拉Roadster是怎么飞起来的?SpaceX火箭发射硬核拆解

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08:23

当地时间2026年10月15日晚,得克萨斯州麦格雷戈的SpaceX火箭测试场,一辆白色二代Roadster沿弧形坡道开到顶端倒扣,脱离坡道后在空中翻转、四轮落地。这场跳票九年的发布把全网刷屏,但拆开看,这台车表演的并不是"飞行",而是一次几秒钟的火箭辅助弹跳:车上装的其实是SpaceX最成熟的姿态控制硬件,物理上的冲量预算决定了它只能"跳",不能"飞"。真正飞过的那台Roadster此刻仍在绕太阳运行——2018年2月,SpaceX首席执行官埃隆·马斯克用猎鹰重型火箭将一部特斯拉跑车Roadster送入环日轨道,驾驶位上还坐着一个外号"Starman"的假人。两台车,同一条技术脉络的两端:一台在火箭里,一台装着火箭的一角。知乎中国新闻网

让车"起飞"的,是SpaceX的一角

发布会上的动作由两套系统接力完成。坡道段靠的是车底吸地系统:特斯拉车辆工程副总裁Lars Moravy介绍,车辆在超过200英里/小时(约322公里/小时)的速度下可产生相当于车重两倍的气动下压力,翼面在低速时效果有限,于是特斯拉在车底布置四个风扇,每个功率约20千瓦,配合四块独立可伸缩裙边,将车身主动吸向地面。风扇抽走车底空气、裙边限制补入,靠大气压把车"粘"在路面上——车能倒挂行驶、翻转后稳稳落地,靠的是这套不依赖车速的负压。华尔街见闻

离开坡道之后,冷气推进系统接手。它不像飞机那样靠机翼升力,也不需要像火箭一样燃烧燃料,而是靠高压储气经车身多个喷嘴高速向下喷出,让车短暂腾空、通过调节不同喷嘴的推力辅助控制姿态。哔哩哔哩

这套系统的工质、压力和用量,Moravy在媒体采访中给了口径:冷气推进以高压氮气为工质,通过碳纤维缠绕复合压力容器储存,工作压力最高达10000磅/平方英寸(约689巴);他解释选氮气的原因时表示,“往车里加入需要燃烧的燃料,总觉得不太合适”,而氮气无毒、不燃。华尔街见闻

推进器数量和储气规模的官方拆解是:Thrust版车尾布置4个推进器、最高推力逾80千牛;Rocket版把400升气罐塞进原本副驾驶的位置,总储气量来到600升、约250公斤气体,10个精密喷嘴完成毫秒级姿态微调。紫金财经华尔街见闻知乎

放到航天工业的坐标里,这是最简单的一类火箭发动机:不燃烧、无火焰,靠压缩气体经喷嘴快速膨胀反推,从上世纪60年代起就是航天器的姿控常客——加加林的东方一号载人飞船上,也采用了冷气推进系统进行姿控。知乎

SpaceX现在同样用它做级间分离后的箭体翻转:一二级分离后,火箭要在真空中快速转180度、让发动机朝向飞行方向才能减速点火,这时主发动机已经关闭,只能靠冷气推进器完成这个动作。知乎

车身上那颗COPV,和火箭贮箱增压用的是同款容器:在猎鹰9号上,它的作用就是存着一肚子高压氦气,给推进剂贮箱加压、确保发动机全程稳定供料。至于两家公司在这套系统上的分工——阀门设计主要来自SpaceX,执行电机和执行机构由特斯拉提供。知乎华尔街见闻

所谓"把SpaceX技术装进超跑",本质是一整套火箭姿控硬件的跨界复用,连空中微调姿态的那套控制回路,也是从着陆器上"下移"到车里的。知乎

按物理算一笔账:这一跳的天花板就是几秒

80多千牛的推力,对一辆目标车重压在1.7吨以内、车重约17千牛的车来说,推重比接近5,把整车推离地面毫无问题——瓶颈不在功率,在"燃料"。航天科普作者给这笔账算了量级:冷气推进比冲太低,只有约70秒,按80千牛满推力算每秒约116公斤气体喷出,250公斤的罐子只能点2秒,这就是为什么演示里"只是在空中转一下就下来了";同一口径下,一台梅林发动机的海平面推力约845千牛,这套推进器只有一台梅林十分之一的水平。知乎

官方口径与这笔账吻合:据TopGear对Moravy的采访,选装推进套件的车在弹射时,氮气推进仅能维持约5秒。不悬浮巡航、不做特技连招,是冲量预算焊死的上限。补能同样昂贵:目前将600升储罐全部充满需6至7小时,特斯拉正在开发快速充气系统,目标将时间压缩至约半小时。哔哩哔哩华尔街见闻

顺着比冲再算一步,就能明白它为什么永远飞不进太空:即便250公斤气体全部用来给约1.7吨的车体加速,按70秒比冲折算,总速度增量也不到100米/秒。而从地面进入绕太阳的轨道,加上重力损耗和空气阻力,需要的是每秒一万米量级的总速度增量——相差一百多倍。所以2018年那台Roadster上天时自己一分钱力气没出,全靠火箭。

2018年那一次发射,才是硬核拆解的本体

北京时间2018年2月7日凌晨4:45,猎鹰重型从肯尼迪航天中心LC-39A发射台首飞。极客公园

对这次首飞,马斯克在采访中说得直白:要么是一次伟大的火箭发射,要么就是一场最棒的烟火表演,他估计成功的可能性只有50%。极客公园

火箭本体相当于一个强化的猎鹰9芯级并捆上两枚猎鹰9的一级,共27台梅林发动机同时点火,运载能力达63.8吨、是当时现役第二名的两倍。按单台梅林海平面推力约845千牛折算,起飞总推力约2280万牛、折合约2300吨力。更硬核的是出身:芯级B1033.1是全新箭,两枚侧助推器都是"二手货"——B1023.2来自Thaicom 8任务回收改造,B1025.2来自CRS-9任务回收改造。极客公园知乎知乎

官方直播的时间线:升空后2分33秒,两枚侧助推器分离;3分07秒,一二级火箭分离;7分58秒,两枚助推火箭同时着陆。唯一的失手在芯级:降落前再次点火时燃料耗尽,原定的3台工作发动机只有一台点火,最后坠毁在回收驳船附近,马斯克在随后的记者会上确认芯级回收失败。极客公园哔哩哔哩

整流罩打开后是首飞名场面:特斯拉跑车驾驶座中坐着名为"Starman"的假人,名字来源于大卫·鲍伊的一首单曲,车内循环播放《Space Oddity》,仪表屏上显示着《银河系漫游指南》封面的"Don’t panic"(不要惊慌)。入轨动作则由二级火箭的多次点火完成——猎鹰重型首飞时,就是一枚二级火箭多次点火,把特斯拉电动车送到了地火转移轨道。极客公园太空精酿

这枚火箭的测试载荷选得极有讲究:SpaceX指出,这次任务的运载物必须是"有趣的、没有无可取代的情感价值"的东西,因此选择了马斯克自己的樱桃红跑车。跑车最终进入一条围绕太阳的椭圆形轨道,近地点在地球轨道附近,远地点只在火星轨道之外;如果不出意外,它将在太空漫游十亿年。中国新闻网知乎极客公园

落地之后:一台还在天上,一台还不能上路

太空那台跑车还有动态可报:按NASA数据推算,到2022年3月它绕行太阳已超过2.62圈、覆盖里程达到32亿公里,可能已成为"里程数最多"的一辆特斯拉;只是车上的摄像头早已停止工作,没人能再拍到Starman此刻的样子。把车上天的火箭也没退休:2026年8月底发射罗曼太空望远镜时,猎鹰重型完成第13次发射,整个猎鹰系列运载火箭迎来第696次发射。九年过去,"用火箭把跑车射进太阳轨道"从噱头沉淀成了SpaceX复用路线的经典广告片。中国新闻网轻舟一号

地面这台二代车,边界同样清楚:限量Thrust版在车尾加装冷气推进器,现场演示中0至60英里/小时加速仅0.81秒;Rocket版改为单座布局,具备短时悬停和飞行能力。紫金财经

特斯拉官网在Rocket版描述的末尾写"所以,是的,它能飞",紧跟的小字是"未获准在公共道路使用"。据36氪报道,特斯拉中国官网已开放预订,预订金33.2万元,但各版本售价尚未公布。目前已有四至五辆原型车投入开发,计划于明年年初制造更大规模的测试车队,量产口径定在2028年。知乎36氪华尔街见闻

对比2017年首秀时马斯克报出的那组数字——0—60英里/小时1.9秒、极速超过250英里/小时、200kWh电池、续航620英里——如今续航缩水到480公里级,交付又推迟了八年。紫金财经

围绕"这有什么用"的争论从发布会当天烧到现在:这款惊艳行业的产品遭到人工智能领域知名科学家杨立昆的公开质疑。何小鹏的评价则克制得多——“非常酷的另外一种形态飞行汽车,能否落地还"得看。马斯克则在X上留下了那句"事实证明,未来确实会有飞行汽车”。深蓝财经知乎四川博文科技

工程账之外还有法规账:一个约680个大气压的氮气罐在交通事故中的安全边界、空中机动对后车的威胁、"汽车还是航空器"的监管归属都没有答案——为保障演示,特斯拉甚至向美国联邦航空管理局申请了场地周边的临时禁飞区,而马斯克自己也承认,不确定它在所有辖区是否合法。紫金财经

两台Roadster,同一条技术脉络的两端:第一台是被27台发动机送上天的有效载荷,第二台是把火箭姿控器官装进了车身。航天下移确实发生了,但账本没变——汽车级的储气量买到的只有几秒钟腾空;想真正离开地球,还是得回到那枚2300吨推力、两枚二手助推器同时归来的火箭。

内容由AI生成

精选参考来源

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