丨概述

SpaceX計劃2024年通過星艦將人類和貨物送往月球、火星等其他深空目的地。早在2021年3月SpaceX計劃在七月進行首次軌道飛行測試，然而因為地面設施進度緩慢及尚未完成發射場環境評估最終推遲。

直到今年6月13日美國聯邦航空局最終向SpaceX頒發“經緩解后無重大影響”的結論，用于其每年進行數量有限的星軌發射。SpaceX雖已跨越星艦軌道發射的最大困難，但在接下來的時間仍需要從聯邦航空局獲得星軌發射的許可證，這又使得星艦的首飛時間再次成謎。

8月22日星球電臺03期：星艦飛船入軌發射在即，馬斯克能否變革人類航天？特邀航天戰略專家張京男線上分享馬斯克星艦的“那些事兒”。

以下是本期直播文字精華版：

01

星艦顛覆“傳統火箭”

聶森: 首先普及一下星艦的基礎知識，什么是星艦應用的場景？世界上是否還有同類的產品？

張京男:星艦的英文是Starship，它本質上是一種運載火箭。從廣義上講，叫做運載器，因為火箭也是屬于運載器的一種，是一個運輸工具。星艦很少稱它是火箭，更像是一種很大的運載器、運輸工具。以前提及各個型號的火箭，比如說宇宙神-5火箭、阿里安5火箭。現在星艦很少被稱作星艦火箭，因為它對以往的運輸系統、航天運輸系統的顛覆性比較大。運載能力已經達到目前人類歷史上，運載火箭的最大能力還要更多。已經顛覆現在火箭的一種認知，工作方式和它的構型都是革命性的。

聶森: 星艦和傳統的火箭有什么關聯？區別在哪里？它優勢又是什么？

張京男:傳統火箭在獵鷹九號、星艦出來之前思路都是相似的。傳統火箭都是一次性的，而且它的全能火箭運載能力，在提升的這個過程中的增長或者說它的變化都不會是革命性的。比如說從運載能力從10噸提升至15噸，只是一個小幅度的量變。相對于小幅度的變化，性能改進、運載能力增強，是作為傳統火箭的發展思路，又或者在成本上，將零件部位做改進，降低火箭制造價格，以及將發射周期縮短，都是量上的改進，這是傳統火箭的升級換代的特點。

現如今就出現了改變，首先是獵鷹九號火箭的顛覆，可以將其重復使用，這在傳統火箭的基礎上實現了跨時代的突破。而星艦運載器則可以理解為大號版的獵鷹九號火箭，就好比獵鷹九號火箭像一輛小轎車，而星艦運載器像一輛大貨車。它們的設計理念、設計目標、甚至工作理念都非常相近，幾乎將獵鷹9號的能力翻倍。獵鷹九號顛覆了傳統火箭，星艦運載器又顛覆獵鷹零九號，這個顛覆是在運載能力上的顛覆，不是可重復使用或者新功能的顛覆，運載能力方面差大約一個數量級，具有這樣的巨型運載能力，未來可以完成更多的運輸任務。

聶森:NASA研制的登月火箭SLS也運往發射塔，近期可能要做發射試驗，星艦和NASA的SLS相比都有哪些優勢？

張京男:價格方面可能SLS火箭要更貴，因為星艦原機正在研發當中，而且不同的任務，成本也不一樣，發射一艦100星可能是一個價格，發射月球任務又是另一個價格。SLS火箭不一樣，它的任務只有載宇航員前往月球，相對比較固定。而星艦任何任務都能做，價錢不一樣。假如執行飛上月球的任務，成本可能會差出幾倍。當年登月的土星五火箭，在60年代末的造價幾乎和航空母艦的造價一致，SLS現在的價格發射一次至少也要10-20億美元。

02

運力驚人，首飛時間尚未確定

聶森:馬斯克的星艦預計何時候能夠進行首次入軌的首飛？

張京男:馬斯克可能自己也不知道，但是時間不會太長，幾乎走到最后一步。如果需要入軌飛行肯定是由火箭本身的狀態、研發迭代的技術狀態來決定，但目前正在進行靜態點火實驗，火箭已經堆疊完成，正在進行一級靜態點火，它的基礎狀態現在是比較穩定地在推進。最大的障礙是目前美國聯邦航空局對巨型火箭發射造成的環境污染正在評估，使得進度延緩。因為星艦的發射地位于南德克薩斯州博卡奇卡，附近是野生環境要考慮到對附近的野生動物、原生態環境所產生的影響。

聯邦航空局因此拖延近一年的時間，直到現在才是半批復的狀態，給馬斯克列了一張非常詳細的清單，需要滿足每一項條件才能發射，比如在什么時間發射、什么時間不能發射？發射現場如何恢復等等，

聶森: 假如馬斯克今年能夠發射成功，那么星艦發射成功之后，對于SpaceX的另一個巨大的項目星鏈，有什么樣的助力？

張京男:首先，是運輸量的問題，獵鷹零九號發射第一代的星鏈衛星，在一艦50星左右，因為衛星也在改進，重量在增加，所以數量會產生變化。但是星艦運載器，目前的最終指標尚未確定，發動機的數量和它本身的推力又在升級，導致最終的指標并沒有確定，但是在近地軌道的運載能力達到130-150噸的區間是沒有問題的，實現一個極限的運載能力對于第一代發射的星鏈衛星數量來說，運載能力是提升了大概7倍。而且到第二代星鏈衛星也會是一種顛覆性的存在，它的通信性能也提升了十倍，重量升至1.25噸。

03

打破傳統輕質材料追求，不銹鋼蒙皮大有可為

聶森: 網友看到星艦最大的驚訝是星艦的外殼使用很薄的不銹鋼板做蒙皮，完全顛覆了我們對以前傳統火箭的那種輕質材料的追求，這種做法到底有沒有道理？

張京男:星艦的不銹鋼是定制化的，會進行精加工，其實馬斯克不管是做火箭也好，衛星也好，它的邏輯都非常簡單，因為不銹鋼便宜成本低，而且韌性或者是作為外殼的承受能力都是理想的，唯一不足就在于不銹鋼比較沉，但由于艦體外殼很薄影響不是很明顯。星艦的發動機性能也非常地強，單臺是達到250噸左右，而獵鷹九號火箭的推力在70-80噸左右，搭載的還是完全自主研發的猛禽的發動機。

行業里有句話：大力出奇跡。其實力量大和自身重量沒關系，不銹鋼除了重量大一些，基本上都是優點。傳統火箭最怕動力系統的運力不足，如果重量過重，會很在意多余的重量。

聶森: 不銹鋼材料完全靠發動機來抵消它的重量，所以星艦的目前的猛禽發動機到底有多牛？

張京男:猛禽發動機它本身的量級與氫氧火箭的推力非常相近，但它的推動較高，單臺達到世界頂尖的這種水平，關鍵它的并聯性能，大推力下的發動機在33臺發動機的并聯情況下不產生振動耦合，不產生相互間的共振，是在非常精密的發動機協同工作下實現的。它們之間也存在一個連接的機構，同樣非常地精密。

04

馬斯克造火箭只做“加法”

聶森:星艦在制造和組裝的過程中，完全沒有采用傳統火箭使用的無塵車間，幾乎露天進行組裝，這樣做有道理嗎？

張京男:使用無塵車間的目的最主要是保護衛星，火箭的生命周期很短，所以最重要的是有效載荷的封裝，這也與火箭的狀態有關系，它現在研發的是原型機并不是真的要發射高價值載荷的的狀態，正在研發的星艦目標是實現太空往返、重復使用。如果它將來真的要發射高價值載荷的星艦，可能也會用無塵車間來進行組裝。

聶森: 星艦多次發生爆炸，是馬斯克的技術團隊能力不行嗎？

張京男：這就關乎馬斯克造火箭的思路問題。他造火箭的思路一直沒有變，獵鷹九號當時也是十幾次爆炸后才成功，造火箭或者造大型航天系統工程，他會認為通過首先設計一個差不多狀態的飛行器，搭載相關數據收集器，進行數據收集，進行分析，哪里有問題就改進哪里，往往通過爆炸會發現問題，只在地面上進行各種迭代。馬斯克就是通過從最低起點開始摸索，之后再做加法慢慢累加經驗，通俗一點就是實現從低配到高配的過程，這就導致爆炸的次數會很多，這與馬斯克的設計思路有關。

聶森: 在獵鷹九號發射成功后，實現一家公司的發射次數和衛星的產能幾乎能和一個超級大國相比，所以很多網友在討論Space X是否它的科研方式存在某種體制優勢？

張京男:這與美國的政策相關，有關系但也只是30-40%的關聯。假如是因為相關的政策導致它形成如今的現狀，那為什么其他的公司沒有出現同樣的情況，亞馬遜老板的紐格倫火箭也沒這么成功，同樣是私企，私人投資，在同樣的政策環境，沒有成功。這可能就說明不是跟政策完全相關。還是與馬斯克自身的不太正常的思路有關系，他也是一個幸存者，走這條路很可能隨時會結束，但如果有資金不斷投入就可繼續摸索，因為投資也是一個迭代的過程。

馬斯克之前投資美國Paypal掙了一大筆錢，隨后拿出自己所有的錢造火箭，造成之后拿成果和投資方案去進行交流，再進一步去研發火箭發動機、原型機，這些過程對它繼續都很有幫助，每一步都是里程碑式的。他曾經在十幾年之前，當時連炸了三次，NASA已經在撤退的邊緣了，沒想到在第四次終于成功，這才得以讓其他的項目能夠繼續推進。另外亞馬遜的紐格倫火箭概念出現非常早，貝索斯造的火箭一開始就是極高地配置。對標美國SLS火箭，這個初始目標太高，以至于造了近20年的還沒造出，

05

星艦可作為儲備技術以備不時之需

聶森: 從目前來看星艦的狀態到底靠譜嗎？因為NASA將在2026年要登月，它能趕得上嗎？如果用星艦來執行月球著陸，那么星艦的體積可能比地月門戶空間還大，對于美國值得嗎？

張京男:需要對比觀察，它本身的技術深度不是特別高，從時間上來看，三四年之內讓星艦完成月球任務是沒有問題的，因為一個月之后，就要首飛入軌，入軌一旦成功，即使不成功，再迭代，成功是沒有問題的，在地球軌道能夠飛行，那月球飛行是同樣的技術，同樣的平行流程，多帶燃料，少帶載荷就可以實現，飛行過程是完整艦體上下一起飛向月球。星艦的一級會返回地球，二級到月球軌道上與宇航員對接。在月球上執行對接和宇航員著陸月球表面，相對來說是比地球上要容易得多，在地球上都有所有的測試，為月球上的任務，奠定技術基礎，所以前景還是比較好的。

另外因為硬件它是朝著大空間發展的，月球的著陸器都是分幾部分，有著陸地上升器是分成幾段，星艦不一樣，它不會再分成幾段上升器，從技術上來說沒有問題的，因為火箭必然能進入太空，進入軌道肯定沒問題，火箭一級能夠重復使用，垂直著陸是完全沒問題的。因為發射衛星，火箭已經加速到一定程度，完全可以繞地球飛行。但是談成本問題，運輸的能力、成本肯定比運輸機要高，我可以在具備這種能力后不使用，等到特別必要的時刻，再去不計成本的完成某些任務。

聶森: 星艦如果被用來做火星登陸，能否將現有的化學能火箭前往火星單程七個月的時間縮短？如果不能的話，那馬斯克忽悠的火星基地計劃是否就是個忽悠？

張京男:縮短時間與火箭的關系不是很大，不管用什么火箭到達火星都是一個時間，化學能火箭基本都是，并不是說推力大，速度就快，因為速度加快在到達火星時必須進行減速，而且被火星捕捉的難度也會增大。所以到火星的飛行速度，基本上都是保持統一。除非是軌道可能比較復雜，時間就會增長。所以登陸火星的要縮短宇宙星際飛行的時間，恐怕還得需要未來基于新的物理基礎。比如說核動力或者現在的電推火箭，才能夠打破化學能火箭架構的限制。