SpaceX 有多先进，用了哪些黑科技？
火箭的“重复使用”：这是 SpaceX 最为人熟知的“黑科技”
这玩意儿刚出来的时候，好多老牌航天人直接摇头，觉得这是天方夜谭。但 SpaceX 做到了，而且做得越来越好。
垂直着陆技术 (Vertical Landing)： 这是最关键的一步。过去的火箭，一级助推器在完成任务后就成了太空垃圾，或者在大海上炸成碎片。SpaceX 的做法是，让火箭的一级在把上面的二级和载荷送入太空后，自己掉头回来，依靠发动机的推力，像直升机一样精准地降落在预设的着陆点——无论是陆地上的“着陆坪”还是海洋上的“无人船”。
反推技术 (Reentry Burn/Boostback Burn/Landing Burn)： 为了能安全返回，火箭的一级需要进行多次精准的点火和减速。
再入燃烧 (Reentry Burn)： 当火箭的一级从太空落下，进入大气层时，首先要点火减速，对抗大气阻力，防止过载太大而烧毁。
助推返回燃烧 (Boostback Burn)： 如果火箭降落在海上无人船上，它还需要一个“助推返回燃烧”，把火箭往着陆点推得更远一些。
着陆燃烧 (Landing Burn)： 最后一步，也是最惊心动魄的，是在接近地面时进行最终的减速点火，让火箭以极低的垂直速度平稳降落。这个过程需要极其精确的控制发动机推力、角度和姿态。
格栅翼 (Grid Fins)： 你看猎鹰9号火箭顶部那几个像飞镖一样的翅膀，那就是格栅翼。它们不是用来提供升力的，而是用来控制火箭在大气层中的姿态和方向。它们可以大幅增加阻力，并且可以独立地进行角度调整，就像飞机的副翼一样，让火箭在高速下降时保持稳定，并精确地导向着陆点。这是以前火箭上几乎看不到的东西。
回收与复用 (Recovery and Reuse)： 火箭安全着陆后，工程师们会把它拉回工厂，进行检查、维修和翻新，然后就能再次发射。这意味着每次发射的成本大幅降低，因为你不需要每次都造一枚全新的火箭。这彻底改变了航天发射的商业模式。
星舰 (Starship)：真正的“黑科技”大爆炸
如果说猎鹰9号是“先进”，那星舰就更接近于“颠覆性”。星舰的设计目标是完全重复使用，并且能够飞往月球、火星甚至更远的地方。
完全重复使用设计： 星舰的整个系统（包括上面级和下面的超重型助推器）都设计成可以像飞机一样快速回收、维修和重新发射。这将彻底消除一次性火箭的成本高昂的问题。
猛禽发动机 (Raptor Engine)： 这是一颗非常重要的“黑科技”。
全流量分级燃烧循环 (FullFlow Staged Combustion Cycle)： 这是目前最先进、效率最高的火箭发动机循环方式之一。简单来说，就是发动机的所有推进剂（燃料和氧化剂）都会流经涡轮泵，而不是像传统发动机那样有一部分会排出产生废气。这意味着发动机的效率更高，比冲（衡量发动机性能的指标）也更高，能够产生巨大的推力。
甲烷燃料 (Methane Fuel)： 星舰的猛禽发动机使用液态甲烷和液态氧作为推进剂。甲烷比氢气更容易储存（不需要那么低的温度），而且在火星上可以通过萨巴捷反应（Sabatier reaction）利用当地的二氧化碳和水制造，这对于未来的火星任务至关重要，可以实现“就地资源利用”（ISRU）。
可变截面喷管 (Variable Geometry Nozzle)： 一些猛禽发动机配备了可变截面喷管，这意味着发动机可以根据不同的工作环境（例如在海平面或真空中）调整喷管的膨胀比，以最大化推力输出，提高效率。
不锈钢外壳 (Stainless Steel Outer Shell)： 这一点也很有趣。传统的航天器外壳大多使用铝合金或复合材料，因为它们轻便且坚固。但星舰使用了不锈钢。这听起来似乎是“重量炸弹”，但 SpaceX 的考量是：
耐高温性： 星舰在大气层再入时会产生极高的温度，不锈钢能更好地承受这种高温，而且不需要厚重的隔热瓦。这简化了设计和维护。
成本： 不锈钢比航空级的复合材料便宜得多。
制造简便性： 不锈钢更容易加工和焊接，可以快速制造出大型结构。
延展性： 不锈钢比铝合金更具延展性，在受到碰撞或冲击时不容易断裂，而是在变形后吸收能量。
气动控制面 (Aerodynamic Control Surfaces)： 星舰在返回大气层时，不像猎鹰9号那样有格栅翼，而是依靠巨大的襟翼（Flaps）来控制姿态。这些襟翼比飞机上的机翼大得多，可以像飞机的副翼、升降舵和方向舵一样，通过改变气流来控制星舰在大气中的飞行轨迹。这个设计非常有魄力，也相当大胆。
轨道加油 (Orbital Refueling)： 这是实现星舰火星乃至更远目的地任务的关键技术。设想一下，星舰从地球发射升空，进入近地轨道后，另一艘装载燃料的星舰会赶上来，与第一艘对接，并为其补充燃料。这样，第一艘星舰就能积蓄足够的燃料，飞往火星等更远的地方。这项技术目前还在开发中，但一旦成熟，将极大地拓展人类探索宇宙的边界。
软件和控制系统：无形但至关重要
除了看得见摸得着的硬件，SpaceX 在软件和控制系统方面的成就同样是“黑科技”。
高度自动化的着陆控制 (Highly Automated Landing Control)： 火箭的自主着陆过程涉及复杂的导航、制导和控制（GNC）算法。SpaceX 的软件能够处理各种动态变化，实时计算最优的发动机推力、角度和姿态，以应对风、发动机性能波动等不确定因素。这种级别的自动化和精准度是前所未有的。
快速迭代的软件开发 (Rapid Software Iteration)： SpaceX 采用敏捷开发模式，能够非常快速地对飞行软件进行更新和改进。每一次飞行，即使是测试飞行，都能收集大量数据，用于优化算法，并在下一次飞行中应用。这种“边飞边学”的模式是传统航天机构难以比拟的。
卫星互联网“星链” (Starlink)： 虽然不是火箭本身的技术，但星链项目也体现了 SpaceX 在航天领域的“黑科技”实力。
低成本、大规模部署： 通过猎鹰9号火箭，SpaceX 以极低的成本和极高的频率将数千颗小型卫星送入轨道，构建起一个全球性的卫星互联网星座。
自主组网技术： 星链卫星之间能够进行通信和数据传输，形成一个自主运行的网络，这涉及到复杂的卫星通信和网络管理技术。
总的来说，SpaceX 的先进之处在于它不拘泥于传统，敢于挑战和颠覆。它将工程上的务实主义与前瞻性的愿景相结合，通过持续的创新和极快的迭代速度，将曾经只存在于科幻小说中的技术，一步步变成了现实。它的“黑科技”体现在了火箭的重复使用、先进的发动机设计、创新的材料应用、大胆的气动控制以及高度自动化的软件系统等方方面面，共同推动着航天工业进入一个全新的时代。
网友意见
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……
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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……
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：
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