终于上天了，但还是炸了
文｜张雪松
4月17日，SpaceX公司的星舰在点火前8秒取消了第一次飞行。4月20日，星舰再次准备出发，计划在晚上9点28分到10点30分之间发射。虽然星舰在9点33分点火并发射，但由于姿势失控和一、二次分离失败，最终失控被迫引爆，发射以失败告终。
要了解今天的星舰，它的后台老板马斯克是一个不可避免的话题。美国火星学会致力于探索火星，最终实现殖民火星。加入火星学会后，马斯克也努力实现这个梦想，成立了著名的SpaceX公司。马斯克从未忘记火星殖民的初衷。在2005年猎鹰1号小火箭取得成功之前，他首次提到开发一支名为大猎鹰的重型火箭。2010年，猎鹰9号火箭刚刚成功首次飞行。他还提出了开发猎鹰XX的重型火箭的概念。猎鹰XX将使用10台540吨推力梅林2发动机，近距离轨道容量达到140吨，比阿波罗登月使用的土星5号火箭更强大！
马斯克在2012年提出了火星殖民运输船（MCT）概念，这是一种超级火箭，厚度超过10米，完全重复使用，近地轨道容量可达150-200吨。后来，马斯克把它改名为行星运输系统（ITS），并在国际宇航大会上展示了其基本设计：这种122米高、直径12米的超级火箭，起飞推力1.3万吨，起飞重量1.05万吨。假如你对这组数字没有直观的印象，想想它有30层那么高，重量相当于3枚土星5号火箭！马斯克最终将这种运输工具命名为星舰。为了降低开发难度和成本，早在2017年，它的直径就缩小到9米。后来，外壳从高科技碳纤维复合材料转变为普通家用304型不锈钢。虽然新火箭的名字和设计一次又一次地改变，但马斯克的初衷从未改变，那就是：火星！火星！火星！
在1969年阿波罗登月的太空热时代，人们总觉得21世纪肯定会殖民月球火星，但半个多世纪过去了，人类甚至很难再次登上月球，这真的让世界对太空感到沮丧。马斯克不是一个成功的火箭商人。他开发了猎鹰9号火箭，在商业上取得了巨大的成功。他从不忘记高举殖民火星的旗帜，自掏腰包开发如此巨大的星舰。石破天惊的星舰唤起了人们沉默已久的太空梦！没有人永远年轻，但没有人永远不年轻。当我们年轻轻浮的时候，我们期待着诗歌和距离。有多少人没有梦想过漫游星空？星舰是火星殖民的梦想之船，寄托着几代人对太空殖民的梦想。它的影响力远远超过航天迷，成为世界舆论的宠儿。
星舰是马斯克孜孜的梦想，但它的外壳使用304不锈钢，在我们的生活中随处可见，粗糙的外观也令人惊讶：这个看似愚蠢的破碎商品，也可以带人去火星？事实上，我们有一个深刻的理解，星舰的设计是值得称赞的，是21世纪火箭当之无愧的基准。
星舰是一支长度120米、直径9米、起飞重量约5000吨的超级火箭。它的起飞推力可达7590吨，是土星5号起飞推力的两倍多。随着规模的扩大和火箭开发难度指数的提高，星舰作为一种体积远远超过土星5和N-1的超级火箭，可以开发并站在发射台上，这本身就是一个伟大的成就。
最大火箭星舰的桂冠也充满了黄金含量。让我们谈谈航天迷谈论的猛禽发动机。它的喷嘴直径约1.2米，看起来小巧精致，但地面推力约230吨，发动机推重比超过100吨。它是当今最先进、最强大的液体火箭发动机之一。经过仔细考虑，马斯克解释说：首先，不锈钢非常便宜，价格远低于碳纤维或铝合金；其次，不锈钢在低温下强度增加，部分弥补了材料密度的缺点；不锈钢也相对耐热，可以降低再加热的要求。综合考虑，使用不锈钢损失的性能有限，但成本和加工难度明显降低，大概是大巧无功。
星舰系统是由超重助推器和星舰上级组成的二级火箭，二级火箭应回收利用。当星舰完全重复使用时，近地轨道运输能力可达100吨，潜力可增加到150吨。它已经超过了前年第一次飞行的SLS火箭，成为世界上运载能力最大的火箭。苏联和平号空间站重130吨。如果不考虑尺寸限制，星舰能一次把和平号送到太空吗？！如果星舰推出一次性使用的型号，运力可以提高到250吨以上，那将是前所未有的巨无霸。
星舰最大的优点是重复使用带来的廉价成本。一次性筷子在日常生活中随处可见，但没有人只开一次车。从这种经历来看，复杂昂贵的东西需要多次使用来分担成本。然而，复杂而昂贵的运载火箭基本上是一次性使用的，这使得太空发射的成本非常高。几十年来，科幻迷们永远不会忘记的大型太空时代也是一个幻想。在星舰设计中，一级超重和二级星舰可以动力返回发射场，然后快速组装并再次投入发射。超重和星舰的重复使用对设计和制造技术有很高的要求。一旦星舰快速重复使用，其发射成本将悬崖式下降，这是星舰最大的魅力。夸张地说，星舰是对一次性火箭的降维打击。
在星舰运输能力大、价格低、性能高的背后，技术跨度和风险都很大，尤其是一级并联33台火箭发动机，让人想起了苏联N-1发射屡战屡败的阴影。难怪马斯克在第一次飞行前说:不炸发射台就是成功！在4月20日的第一次飞行中，直播画面显示，起飞后有3台发动机关机，起飞1分钟后关机数量增加到4台，约1分半后增加2台。第一飞星舰故障检测、推力和姿态冗余系统发挥作用，不仅及时关闭故障发动机，星舰还正常飞行成功通过发射最大动压段，但可能是发动机故障过多，一、二分离前星舰失控，一、二不能正常分离，发射任务失败。
星舰发射并通过了最大动压段，证明了一级超重基本设计的可行性，这对第一次飞行失败的星舰来说是一种安慰。未来，星舰系统将继续进行更多的试射。它不仅要成功发射到轨道上，还要实现第一级超重和第二级星舰的动力返回和捕获。更困难的测试仍在后面。然而，一旦星舰完全成功开发，它将对世界航天工业产生革命性的影响。通过完全重复使用，星舰的运载能力可达100吨以上，发射成本可显著降低。马斯克表示，未来星舰超重助推器将重复使用1000次，星舰上级也将重复使用100次。一艘星舰一天最多可以发射三次，发射成本可以降低到200万甚至100万美元。没有必要认真对待这些理想的吹牛，但只要星舰一次发射能降低到几千万美元，或者每公斤物品上的太空只需要几百美元，就足以引爆一场工业革命。
在过去的几十年里，随着电子工业的发展，卫星成本已经下降。只要发射成本能够降低到足够的水平，商业航天就会迎来爆炸性的发展。SpaceX公司可以廉价发射高性能星链二代卫星，打造前所未有的强大低轨道通信卫星星座。至于公众几十年来津津乐道的太空旅游、天基太阳能电站和太空工厂，也有望从幻想变成现实。星舰依托商业航天市场的良性发展，进一步改进和降低了成本，载人飞向火星也不再遥不可及。然而，这一切毕竟都要等待星舰等理论上大运力廉价复用运载火箭的成功，而星舰未来的试射再次失败也不会是个例。光明的未来已经有了曙光，但道路还是会曲折的。
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