【远桥观察】 星舰坠毁，人类移民火星梦碎？
来源： 董事长助理 孙培栋日期：2023-04-23浏览量：1472
北京时间4月20日晚上9点33分，SpaceX所建造的星舰第二次试飞，成功点火，冲上高空，但三分钟后爆炸坠毁。
星舰的故事，不只和航天有关，它影响了一群人，也改变了一座城市，或许在不远的将来，它的故事和我们每个人都将有关——我们真的能去火星吗？
原则上，这次的试飞并没有完成飞行任务，星舰未能和推进器顺利分离，也没能按照计划进入运行轨道，最终的水上着陆测试也未能完成。但是，在SpaceX官方直播中，看到星舰未能按原计划飞行的时候，房间里响起惋惜的叹息，又很快被掌声和笑声取代。火箭空中爆炸后，整个房间只有短暂的中断，很快开始了新的欢呼。为什么值得庆贺呢？因为，SpaceX并未指望这次充满争议的发射能够获得圆满成功。相反，这枚装满燃料的巨型箭船组合体没有炸毁发射塔，还在飞行中成功通过了最大压力点Max-Q的考验。先科普下，Max-Q是指航空航天中飞行器承受的最大动压点，或者说，是运载火箭在发射升空的一段时间内，承受由周围空气的物理压强所产生的最大机械应力的能力。星舰这次成功挺过了Max-Q，如果不考虑重复回收等其他非传统运载火箭的附加功能，那么大概率，这款火箭的箭体建造质量与设计方案可行性是没问题的。因此，值得庆贺。星舰的开发思维与传统火箭不同，并非一次定型或者深度论证完善的型号，而是采用一系列原型箭体反复测试，总结经验教训，逐步改进，最终达到设计目标。这种在火箭开发上快速迭代的方法酷似“互联网思维”，在航天史上并无先例。因此，数十枚测试箭体都是承担不同任务的“消耗品”，大多数的“宿命”本就是在各种各样的测试中损毁，目标是获取充足的数据。SpaceX星舰计划，星舰最终成型前，约有20台原型机进行测试，全部迭代要在3年内完成。
根据SpaceX的官方说法，他们将从本次失败中吸取教训，首次试飞有助于提升星舰的可靠性。他们将在改进后几个月内进行下一次试飞。,
这次星舰发射的亮点实在是太多了，让人一时间反而抓不住重点，"地表最强推力"、"全流量分级燃烧"、"不锈钢箭体"、"一二级可回收"、"甲烷"、"超越土星五号"、"超越波音SLS"等等
星舰给人的最直观的感受就是体积，它高 120米，差不多是40层楼，直径 9 米，有效载荷最高可达150吨，这吨位已经妥妥秒杀目前全球现役的所有火箭了。
另外“星舰”最大的创新之处，在于其直接将子级和飞船进行相连。“超重型推进器”由不锈钢罐和支撑结构构成，为了提供强劲高效的推进能力，其配置33台“猛禽”发动机，其中内置了13台“猛禽”发动机用来改变推力方向。虽然体型庞大并且“吃油”，但“超重型推进器”能在30分钟内完成燃料补加。由于子级拥有4个无法收缩的栅格翼并且没有任何着陆腿，SpaceX也创新了回收方式，将使用类似于“筷子夹”的特殊机械臂捕捉的方式进行回收。不过目前此次发射任务中的原型子级尚不能进行回收，只能使用水上溅落的方式避免在陆地着陆引发爆炸。
而“星舰”火箭系统的第二级也可重复使用，公开报道显示，“星舰”的二级可在地球上进行点对点运输，并能在一小时或更短时间内到达世界的任何地方。“星舰”的二级采用垂直起落形式，不锈钢结构设计。该不锈钢合金经过“深冷”处理，低温处理钢与传统的“热”处理钢相比，具有质量更轻、结构更耐磨的优势。此外，“星舰”侧壁的迎风面铺覆六角形隔热瓷砖，具有热防护能力，可以抵抗再入大气层时的高热。
这些创新技术字面看起来很简单，但却是几代航天人都没有解决的难题。最重要的就是，在这么多“简单粗暴”的技术和材料控制下，按照SpaceX公司的规划，“星舰”经过高频率重复使用后，单次发射成本有望低于1000万美元，甚至仅需400万美元左右。在SpaceX之前，火箭发射是一件成本极高的事情。比如航天飞机发射一公斤载荷的成本高达50000多美元，中国的长征3B火箭价格最低也在6000美元左右，而SpaceX最新的“猎鹰9号”和“猎鹰重型”则已经可以把成本下探到3000美元以下，如果按照星舰的未来规划，单次发射成本400万美元的价格来计算星舰的每公斤有效载荷的发射成本，你会发现它可能比民航客机还便宜。
“星舰”火箭系统模块化设计还可以适应不同的太空任务。“星舰”火箭系统的第二级具有集成的有效载荷，并且可以根据不同任务进行改型。例如，载人“星舰”可以提供人员长时间驻留在航天器内并且能够在地球上的点对点目的地、近地轨道或行星际目的地之间往返运送乘客，并且携带少量物资。此外，“星舰”还可以改型为纯载货“星舰”，载货“星舰”又可以分为双门式鼻锥和单门式鼻锥两种，其中双门式鼻锥主要用于将大型卫星、天文望远镜送入轨道或进行太空回收。据了解，“星舰”可以将比“韦伯”望远镜更大的载荷送入太空。单门式鼻锥主要用于将“星链”卫星送入太空轨道。
有人会问多年前阿波罗就登月成功了，星舰的登月怎么困难重重，还需要在太空加油多次？
阿波罗登月任务示意图
阿波罗飞船可以不用加油，这是因为阿波罗飞船不是靠自己飞到月球的，它从近地轨道到月球轨道的加速实际上是土星5火箭的第3级完成的，加速完成后第3级扔掉了。阿波罗飞船本身只负责进入月球轨道的减速+脱离月球轨道的加速两步，降落和起飞是用一次性着陆器完成的，用完直接扔在月球了。这也是为什么阿波罗13号在没启动发动机的情况下直接飞回来了，因为原本的轨道设计就是不减速可以直接飞回地球。另外一方面星舰比阿波罗飞船大太多了。星舰整个二级作为飞船高50米，直径9米，整体登月。阿波罗登月舱体积只有7.4*4.2米，体积是阿波罗的十多倍。对应重量更是几何倍数增加，阿波罗火箭的第3级是120吨，飞船45吨，最后返回地球的实际上只有6吨的指挥舱，也就是说只有5%的质量带回了地球。如果不算燃料也只有10%的质量返回地球，而星舰可是要求100%完整返回地球的。另外阿波罗飞船返回地球时，速度是远高于近地轨道速度的，说它从月球回来就几乎没减速，强行撞上大气层降落的。星舰还是需要用燃料发动机减速再回来，星舰轨道加注后有效载荷将超过100吨，登月一次就将超越历史所有登月器总质量，所以星舰登月过程中，还需要在太空中加油10余次，对应提前布置的星舰加油站可能需要成功发射20余次。
SpaceX往年发射次数、含复用芯级任务次数&占比，及新增芯级数量
如果星舰下次试飞成功，还需多久能够登月呢？2022年，SpaceX总共成功发射猎鹰9号61次，2023年目标发射次数将达到100次，平均3.6天一次，这个效率惊人。按照这样计算，单次登月周期将缩短在两个月内，2025年完成登月计划并非不可能。
4，未来，星辰大海
马斯克创立SpaceX的最终目的是将人类成为一个多星球物种，确立人类对宇宙的探索和开拓领域。这首先要求我们要能在火星上生活和工作，这是一个长期的项目，也是SpaceX成立的目的之一。星舰的首飞标志着人类太空探索的新篇章，也为更多的太空探索公司注入了新的动力和信心。
我们相信，随着太空探索产业的不断进步和全球资本的注入，全人类的太空梦想一定会越来越接近现实，
人类，终将在浩瀚的宇宙间，翱翔！
（以上文章言论，仅代表作者个人观点，不作为投资依据。）
