你不能不知道的五个重点，关于马斯克的星舰计划
原创 夏脖士 火星社会 2019-10-04
作者|火星大叔
2009年，马云带队去美国考察一些一流的公司，其中有苹果，谷歌，微软，包括我们乔帮主，以前任职的星巴克。
见这些公司，阿里考察团通常都会问一个问题：“谁是你们的竞争对手？”
微软那时候的CEO叫做史蒂夫巴尔默。史蒂夫一听到这个问题，就瞬间来劲了，一口气讲了45分钟，我和苹果竞争，跟索尼竞争，跟Cisco 竞争，跟Oracle竞争，我是如何跟他们斗争的，如何消灭他们的。
出来以后，马云说，这哥们是职业杀手啊，你看金庸哪部小说里面，一个职业杀手，是武林的顶尖高手的？没有。
到谷歌公司后，考察团也问了谷歌创始人拉里佩奇这个问题。
考察团本以为拉里佩奇会说，微软啊苹果啊等等，都是它的竞争对手。
但答案特别出乎大家的意料。拉里佩奇说,NASA是我的竞争对手。考察团很惊讶，追问为什么？
拉里佩奇说，谁跟我抢人，谁就是我的竞争对手。
拉里佩奇解释道：我的工程师，如果是Facebook、苹果来抢，我不怕。我们开更高的工资，给更多的期权，股权就好了。可是我的工程师去NASA，一年只有7万美金，只有我这里的五分之一。可我还是抢不过！我们谷歌描绘了一个很大的梦想，但美国宇航局的梦想，是整个宇宙，更大，做的事更好玩，把我们最优秀的工程师，都给吸引走了。
NASA确实是地球上最有趣的机构之一。人类的第一次登月就是NASA的杰作，更不用说几十年以来，人类探索宇宙的主力军就是NASA。
不过现在，埃隆马斯克领导的SpaceX好像在抢走NASA的风头。
2010年12月8日，马斯克的SpaceX太空探索技术公司研发的猎鹰9号火箭成功将“龙飞船”发射到地球轨道，这是全球有史以来首次由私人企业发射到太空，并能顺利折返的飞船。整个宇航界为之震动。
根据NASA的计划，当美国所有航天飞机2011年退役以后，将依赖像SpaceX公司这样的私营公司将物资补给送入国际空间站。
这使得一项世界纪录被打破：世界上掌握了航天器发射回收技术的只有四个：美国、俄罗斯、中国，还有埃隆·马斯克。也就是说由他率领的一家私人公司，在宇航方面的实力可以与世界强国相比。
现在，埃隆马斯克全力打造的星舰原型也已制造完成，很快就将试飞，这到底是怎样一个存在呢？一起来了解一下星舰相关的5个要点：
1、星舰将使用多达37个猛禽发动机！
猛禽发动机是SpaceX的下一代主力大直径发动机，每台可提供20万公斤的推力，大约是现在SpaceX使用最多的猎鹰9号火箭采用的Merlin 1D发动机的两倍推力。
用来发射星舰的超重猎鹰火箭如果采用37个猛禽发动机（这个数字经常变来变去）的话，总推力将达到740万公斤，也就是7400吨。是NASA有史以来推力最大的土星五号火箭总推力的两倍多！
看看土星五号令人恐怖的能力，你就知道超重猎鹰有多么牛逼了，另外你还要明白，SpaceX只是一家私营公司。
2、 星舰和超重猎鹰火箭制造材料从碳钎维改成了不锈钢！
最早在设计蓝图上， 星舰和超重猎鹰火箭是用碳钎维制造的。虽然这种材料很少用于制造航天飞机，但想想也觉得很正常：更轻的发射重量意味着更低的技术难度和更容易控制的成本。
但是后来， 星舰和超重猎鹰火箭计划改用不锈钢制造。所以今天我们看到星舰原型机是亮闪闪的金属色。据说这是考虑到这种材料结构单位重量下的强度更大，更容易实现重复发射目的
不锈钢的熔点也较高，比起铝和碳钎维好得多。
并且不锈钢还有一个额外的好处，就是在低温下其强度会提高50%。一般钢材在低温条件下会非常脆，人们常常可以用锤子敲碎喷了液氮的钢材。然而添加了铬镍的不锈钢强度和韧性都有很大提高，在低温下没有碎裂的问题，这对于要实现远距离航行的星舰来说尤为重要。
从成本角度来说，碳钎维成本是每公斤135-200美元，猜猜不锈钢是多少？仅仅三美元，对于宇航来说几乎就是零成本的节奏！这是因为星舰和火箭都采用标准的301不锈钢制造。
能做出如此重大的决定，可能马斯克的“第一性原理”思考再次发挥了作用。所谓“第一性原理”就是凡事先考虑最接近结果导出的那个因素，把事情缩减至其根本实质。
马斯克可能重新考虑了舰体结构，才发现了不锈钢这种看似比较重但其实重量和结构强度之比反而最低的材料吧！
3、星舰和超重猎鹰将带来无以伦比的运载能力！
原型机制造完工发布会的前一天，即9月27日，NASA局长吉姆 布里登斯廷（Jim Bridenstine）推特发文含蓄表示了不满。他认为，SpaceX高调研制星舰有些不务正业。SpaceX拿到了NASA的合同研制载人龙飞船，结果进度推迟好几年了，他敦促SpaceX公司拿了纳税人的钱，要好好干活，赶紧交工。
布里登斯廷的表态，得到了大家的踊跃吐槽。哈佛大学教授麦克道尔的吐槽就很有代表性。他指出，担忧SpaceX最好的工程师去搞星舰而不是载人龙，是可以理解的。换句话说，研制载人龙飞船缺乏挑战性和工作激情，给你干活慢是因为你太low。
作为第三方的麦克道尔可以百无禁忌，作为当事人的马斯克在发布会上还是做了解释。他表示SpaceX公司大部分资源投入在猎鹰火箭和龙飞船上，星舰只投入了大约5%，并没有因私忘公。
事实上，作为航天爱好者，火叔觉得哪怕SpaceX公司为星舰投入更多资源，也是理所应当的。
马斯克表示，由于无需制造新的超重一级和星舰二级，理论上超重助推器每天可以发射20次，星舰也可以飞4次，也就是说每天能进行至少3次发射。
完全可重复使用的星舰，带来的发射运力是前所未有的。每天3次发射意味着每年1000次发射，即每年能向地球轨道上运送15万吨物资。考虑到现在全世界每年入轨质量不过是2、300吨，星舰理论上带来的发射能力太惊人了。
届时布里登斯廷局长也不用烦心美国人上太空的问题了，甚至月球门户站也可以用星舰整体运过去，月球着陆器和月球基地同样简单廉价水到渠成。
哈哈！
4、星舰原型机MK1在完工之前忽然加了两只驱动鳍！
9月23日，星舰原型机MK1的照片被马斯克推送给外界，结果大家看了以后大吃一惊：不是因为速度太快，而是因为外观变化太大了！
就在这之前的48小时内，位于美国德州博卡奇卡建造基地的第一款全尺寸原型星舰（Mk1），安装工人们给飞船新增了两个驱动鳍（moving fins 或者叫moving wings活动式机翼）。
要知道，这跟之前公布的设计图完全不同！
据说，修改动机是为了把着陆架与驱动鳍分开，这种设计会比两者结合起来更轻。
虽然这个修改是否能最终达到使星舰更轻的目的，但是SpaceX这种举重若轻，摘木为剑的能力还是令人大吃一惊。
对舰体进行如此大幅度的改动，会牵涉到结构、材料、飞控软件等多方面的修改。可谓牵一发而动全身。但没想到SpaceX的星舰设计团队在如此短促的时间内就修改并落实了。
只能说老美的宇航科技之深不可测实在到了令人乍舌的程度！
5、美国人无以伦比的航空科技！
说到这里就要讲讲星舰计划整体进度了。
9月28日，对SpaceX公司和埃隆·马斯克（Elon Musk）来说，都是具有历史性意义的一天。
11年前的这一天，SpaceX的猎鹰1号第4次发射终于首次成功入轨，不仅标志着私营商业公司越过了航天发射的门槛，也让濒临破产的SpaceX起死回生；
11年后的这一天，马斯克在美国得克萨斯州小村博卡奇卡召开发布会，背后的星舰原型机让他的太空殖民计划无比接近现实。
按照马斯克的时间表，星舰将比NASA官方研制的SLS火箭更早入轨，月球、火星和更遥远天体的探索，星舰将后发而先至。
回溯历史，马斯克一直有着火星殖民的梦想，他创立SpaceX公司志在圆梦。虽然公司发展相当成功，在国际商业航天发射市场上占据了大半江山，但他从未忘记火星才是终极目标。
2016年墨西哥瓜达拉哈拉举办的国际宇航大会上，他公布了行星际运输系统（ITS）的概念——这将是一种起飞重量高达一万吨级的超级火箭，如果成功的话，将使火星甚至更远的行星际殖民成为可能！
2016年的ITS，只是一个初步想法。到了2017年的国际宇航大会上，火箭改名为大猎鹰（BFR）火箭，高度直径体积和重量都大幅度降低，方案更为现实化。
从2016的ITS到2017的BFR，设计方案变得更加现实了 | Everyday Astronaut
2018年9月，马斯克举办发布会，宣布日本富商前泽友作将付款乘坐BFR进行环月飞行。此时的BFR火箭又有了巨大的变化，马斯克当时表示这是最终设计方案。不过，马斯克的预言和时间表一向不算数。
不久后，飞船设计又一次经历了不小的改进——原本打算用碳纤维复合材料来制造的垂直起降测试飞行器星虫（Starhopper），改用301不锈钢来制造，而轨道发射系统也正式改名为星舰（Starship）。
2019年7月26日，星虫试验飞行器进行了150米高度垂直起落试飞，这也是星虫的最后一次试飞。
然后就是9月28日这场发布会，会上，马斯克透露了星舰运输系统的最新设计方案。
星舰运输系统将分为两个部分：起飞级超重猎鹰火箭（SuperHeavy）和上面级星舰（Starship）。二级完全重复使用的星舰，将具备将150吨重的载荷送入地球轨道的能力，而下行货运能力为50吨。
人、星虫、千年隼、星舰、星舰和超重猎鹰合体
星舰系统作为SpaceX公司研制的、人类历史上最强大的航天运载器系统，其先进性、规模和复杂程度都是空前的。按照常理，这样的大项目不仅花钱多，更是要认真研讨、扎实预研和长期研制，才能保证项目的圆满成功，但这一传统思路受到了马斯克的挑战。
马斯克的星舰研制大计，如果从2016年的ITS算起，那设计真可谓朝令夕改，让人看得眼花缭乱了——光是名字就换了好几次，规模和方案也都屡屡推倒重来。
如果说传统火箭开发是瀑布开发模式，那么星舰的研制已经使用快速迭代开发模式了。星舰研制起步阶段，并没有高瞻远瞩一览无余的顶层设计，而是轻松上阵先实现部分功能，快速迭代试错逐步完善星舰的设计方案和工程实现。
举例来说。直到2018年10月，也就是为前泽友作环月飞行的发布会开完、马斯克金口玉言设计冻结之后，星舰系统才确定改用不锈钢材料。临阵推翻设计改用全新材料，这在传统火箭研制中是从未有过的疯狂举动。
马斯克毫不讳言星舰快速迭代的研制模式，以及他对研制进度的追求。在博卡奇卡发布会上，他明确表示：“如果时间表太长远，那一定错了；如果（时间表）很紧，那就对了。”换句话说，他认为妄谈长远大计只是闭门造车。星舰的研制也有效贯彻了这一方针，其研制进度时间表让人瞋目结舌！
星舰Mk1和Mk2使用钢板拼接而成，将在未来1到2个月内进行20公里高度的试飞。星舰Mk3将在1个月后开始制造，使用卷制钢环作为箭体，这样无需将钢板焊接为钢环，制造箭体时只需要在一圈圈钢环之间进行单缝焊接，不仅箭体将更薄更轻，而且将极大地提高制造速度。马斯克表示，Mk3号星舰将在3个月内造出来，Mk4和Mk5需要4个月。他希望在半年内能够使用Mk4或Mk5号星舰实现发射入轨！
你没看错，在马斯克的时间线里，半年内星舰就将进行首次轨道飞行！
马斯克时间表一贯不靠谱，比如星虫首飞和150米高度悬停飞行，都推迟了一两个月才得以进行。但是，对于马斯克的这个疯狂计划，即使马斯克时间×2，也是极为了不起的成就。
如果这种起飞重量5000吨、起飞推力是土星五号火箭两倍多的星舰系统，真的能够在2020年发射入轨，它将成为土星五号火箭1973年退役后，美国第二种百吨级运力的空间运输系统。
对比下，已经花了180亿美元，2020财年预算还要再花25.86亿美元的SLS火箭，即使波音号称加班加点赶进度，2020年底能不能发射仍然是未知数，几乎所有传闻都指向SLS火箭2021年才能首飞。
如果星舰在2020年首飞成功的话，波音不知道还有什么脸面继续研制SLS火箭。
但无论如何，这都是美国在宇航方面优势进一步扩大的具体表现。
对于全球来说，美国人提供的一直不是什么具体的科学或者技术，而是无人能及的原创驱动力。
英国用第一次工业革命成为日不落帝国，德国人用电气化掀起了第二次工业革命，并差点革了英国的命，二战后美国用计算机和信息技术革命又一次引领了世界潮流。现在中国在5G制高点上希望形成新的挑战。
纵观历史，从来没有哪个国家仅仅依靠复制前人的科技发展路径，就能够完成综合国力的赶超。每一次实力王座的更替，实际上都要依靠技术分支的延展。
不过，美国引领世界几十年，可不是那么容易落后的。虽然中国在科技树上一路追赶，但这次美国可能利用自身在宇航方面的深厚底蕴，走一条跟中国完全不同的科技道路--向外星发展。
这决定了接下来的几十年，将是异常精彩纷呈的年代。埃隆马斯克注定成为伟大时代的风云人物，他和SpaceX的发展，人类是不是能顺利移民火星，我们都将拭目以待。
