造价30亿美元的星舰，首秀发射失败，为何团队还开香槟庆祝？

开头

马斯克准备了7年的星舰炸了，但员工们却非常激动，甚至有人开起了香槟。

作为实现马斯克火星梦的重要工具，星舰从一开始就赋予厚望，据悉光造价就高达30亿美元，约合200亿人民币，这自然而然吸引了全世界的关注。

发射前，马斯克说，大家不要抱太大的希望，成功率最多50%，只要不把发射台炸了就行。

结果发射台倒是没事，但在上天几分钟后，到了星舰分离阶段，还是解体爆炸了。这一炸，堪称全球最贵的烟花表演秀。

然而坐在现场一线观战的马斯克，情绪似乎还比较稳定，随后他在推特上发文说，虽然此次失败了，但是学到了很多东西，未来几个月后还会继续进行发射。

有人就说了，不就是一次火箭发射嘛，至于吸引全球的目光？

本着外行人看热闹，内行人看门道的原则，这一期给大家剖析下，星舰独有的创新黑科技。

星舰黑科技

回顾SpaceX星舰项目的发展历程，可以追溯到多年前。

在2000年，成立SpaceX之初，埃隆·马斯克（Elon Musk）的目标就是开发一种可重复使用且成本较低的火箭系统。

随着研究和计划的推进，星舰作为一种较大型火箭系统逐渐在马斯克的构想中成型。

到了2010年，SpaceX成功开发并推出了猎鹰1号（Falcon 1）、猎鹰9号（Falcon 9）和猎鹰重型（Falcon Heavy）火箭。

这些火箭的成功使得SpaceX掌握了火箭发动机、航天器结构和可重复使用技术等多方面的关键技能。这为未来的大型火箭项目-星舰奠定了基础。

接着在2012年到2016年期间，星舰计划最初的名称为马斯火箭（Mars Colonial Transporter），后来叫作星际运输系统（Interplanetary Transport System），并在2016年正式定名为星舰项目。

此时相关设计和技术测试开始展开，包括研究液氧-甲烷发动机技术的猛禽发动机的开发。

在2016年到2019年，SpaceX开始积极推进星舰和发动机的相关测试，以及一系列地面测试，如静态点火测试和发动机燃烧并进行了多次迭代和优化。

等这一步骤完成后，从2019年到现在，SpaceX开始设计和制造星舰原型，并进行了一系列飞行测试。

从最初的双背驼“星舰Mk1”到“SN系列”的原型，SpaceX已经进行了数次飞行以及着陆测试。

因此，这次发射的最新星舰，可以说是经过不断研发迭代而诞生的产物。

参数方面，星舰总高度约为120米，相当于一栋40层大楼的高度，这是一个庞大且壮观的火箭，比大多数现有火箭高很多。

直径9米，起飞总推力超过7000吨，近地轨道运载能力约为150吨，远高于目前主流火箭的运载能力，甚至比美国当年登月使用的土星五号还厉害。

当然了，星舰除了体积大、运力强以外，最厉害的还是可以回收并重复使用。

并且星舰设计的上，上下两级均可回收，落地后只需经过基本的维护、装填燃料，即可再次发射升空。

回收过程非常有意思，像主流火箭回收的“ 降落伞 ”方案，星舰统统不要，甚至直接扔掉了大部分引擎、降落伞，甚至连起落架都没有。

因为这些，对于星舰来说，都是会占据运输空间，占用总体成本。

当星舰从太空中重新进入大气层以后，是腹部以倾角60-70 度的角度不断地下降，是的，只有一面受到挤压，不像之前的航天飞机是两面都会。

为啥如此设计？无他，就是省钱！通过给一面安装隔热板，再搭配里面的隔热膜和飞船本身的不锈钢材料，可以承受极端温度，为乘客和机载设备提供有力保障。

隔热板采用的是黑色六边形隔热瓦，这些陶瓷瓦片对热量具有较好的耐受性和反射性，有助于保护飞船表面在极端环境中不受损坏。

据悉，这些瓦片能够承受高达1650摄氏度的温度，远高于飞船进入大气层时所需承受的温度。这也是美国航天飞机曾使用的类似技术。

同时在飞船内部，SpaceX设计了专用的隔热膜，可有效地隔绝外部高温，以确保飞船内部的仪器和乘客在恶劣环境下仍能保持安全。

不锈钢部分，星舰用的不是普通的不锈钢，而是301不锈钢。

相比传统的铝合金材料，这种不锈钢具有更高的强度和更好的耐腐蚀性，同时也更加耐高温，可以承受发射过程中的高温和高压环境，同时具有更长的使用寿命。

最关键的是价格便宜，钢材价格为每吨2500美元，焊接也非常容易，这样重复使用的维护费用也较低，还便于快速生产和安装。

这么划算的材料，SpaceX没有道理不用对吧？

等星舰飞船降到了足够低的高度，想要回到发射台，这个步骤也是非常讲究的。

需要内部的发动机跟舰体上的向导羽翼共同配合，并实现翻转，而这要非常精准才行。

从概率上说，在较低的海拔进行翻转，确实有可能节省燃料，但如果越晚翻身的话，对姿态的调控空间就越小。

稍有不慎，就会落地成盒，哦，不，是落地爆炸。所以什么时候翻转，才能以最佳的角度返回？对于工程师来说，是非常考验技术的操作。

翻转问题解决后，星舰可以用直直的角度返回，此时另外一个黑科技也要发挥作用了，那就是发射台上的大夹子，官方形象的比喻是“筷子”。

当星舰以正确角度返回到发射台时，此时“筷子”就会用最后一夹来保证回收稳当。

再经过简单的燃料补充、检查之后，全新的星舰马上又可以再次起飞，省去来回厂房组装的时间，发射频率比传统火箭高出了好几个数量级。

毕竟在马斯克设想中，一天是要发射 3 次星舰飞船，感觉随着未来星舰的技术发展和创新，实现这一目标，估计还是有极大的可能。

总的来说，将火箭从大气层送回，然后实现垂直着陆，需要精确的计算和复杂的控制，这对火箭的性能和可靠性要求极高。

这个难度有多大？之前 SpaceX 的猎鹰 9 号的回收，相当于是让一支铅笔飞过帝国大厦头顶之后，再精准垂直落到只有鞋盒大小的着陆点，这已经非常具有挑战性。

相较于猎鹰 9 号火箭，如今的星舰回收难度更高，比如星舰的总高度约为120米，远高于猎鹰9号的70米。

这意味着火箭在重返地球大气层时所承受的应力和热量将更大，需要更为精密的控制和制导。

再者，星舰在返回大气层时，采用了不同于猎鹰9号的回收策略。

它需要采用一种被称作“腹部跳水”的姿态，以降低返回速度，这就要求它在进入大气层时精确地控制角度和速度。

而在接近地面时，星舰需要实现高度复杂的翻转操作以完成垂直着陆，而这样的控制精度对火箭及其控制系统提出了很高的要求。

最后就是猎鹰9号主要执行近地轨道任务，而星舰计划执行从地球到月球乃至火星的任务。这些任务对飞船的能力要求更高，其速度、航程和载荷要求也更为繁重。

因此，这种飞船需要在远离地球的环境中成功执行任务，并在返回过程中满足回收的挑战。

除了设计以外，星舰的燃料也跟其他国家的火箭不一样，采用的是液氧甲烷。

首先甲烷的比推重比，比传统的液氢/液氧组合高，也就是推进剂产生的推力与燃料的质量比。这意味着可以在更少的燃料质量下获得更多的推力。

其次甲烷是一种天然气，在地球上的开采和运输成本比液氢和煤化油烃低。此外，甲烷可以在地球上使用可再生能源生产。

最后就是相比液氢，在环境压力和温度下，甲烷更易于制造和存储。这意味着需要更少的设备来处理甲烷，从而减少了航天器的重量和成本。

总之，马斯克为了实现星舰的最终体，就一个目标，那就是省钱、省钱、还是TM的省钱。

结尾

虽然这次星舰发射失败了，但一句话怎么说来着，失败是成功之母，只要不断的总结经验教训，迟早会成功的。

正如俄国科学家齐奥尔科夫斯基说的那样：“地球是人类的摇篮，但是人类不能一直生活在摇篮里”。

或许在几个月后，我们真的能见证奇迹的诞生也说不定。