作者：佰思科学 ｜沈东旭 邱亚明
马斯克最近有点流年不利，前一阵刚刚感染新冠，好在症状轻微很快就好了。2020年12月9日，星舰（Starship）SN8在得州Boca Chica的实验，落地时爆炸。其实实验基本上算成功了，但是我们这边网上吵成了一锅粥。
星舰SN8实验时落地爆炸
星舰测试已经搞了好多次了，之前也是以成功居多，但那时候大伙都没啥反响。这次星舰实验发生爆炸，网络舆论一下子极为关注。可能大家觉得马斯克要是成功了挺正常，要是失败一次，"你小子也有今天。"
星舰各次测试情况一览
对工程开发来说，失败太正常了，也没什么太多好说的，实验的目的本来就是要发现问题，解决问题。这里要讲的是，星舰很牛，确实很牛。那么它到底牛在哪里？
星舰
它不仅仅是人类有史以来最大的火箭，将超过土星五号。最主要的是，它能极大地降低进入太空的成本，从而揭开一个新的航天时代。
星舰与各种巨型火箭对比
上图是星舰与历史上及规划中的超重型火箭（super heavy lift）对比。这里面能源号（Energiya）是苏联建造的最大的火箭，用于发射航天飞机，不过只发射两次苏联就垮台了。苏联为登月搞的N1则开发失败，因而没能实现载人登月。土星五号（Saturn V）在阿波罗登月计划完结之后就退役了。剩下的俄罗斯的叶尼塞（Yenisei），中国的长征九号（Long March 9），美国的SLS 1和SLS2，都在开发中。唯一现役火箭猎鹰重型（Falcon Heavy）还是Space X自己的产品。下表对比了星舰与现役或开发中的超重型火箭的性能。
当前世界主要超重型火箭性能对比
不比不知道，一比吓一跳。星舰与其他开发中的超重型火箭相比，简直不是同一个档次的东西。先说LEO运力，150吨，傲视群雄，世界第一。所谓LEO是地球低轨道（low earth orbit），一般指距离地面200公里往上2000公里往下这么个范围。进度来说也是最快（不算猎鹰重型），明年就要首飞。
星舰发射效果图
最关键、最关键的，还不是上面那些，请注意看星舰的发射成本。你没看错，马斯克号称星舰的发射成本，每次仅有区区2百万美元。当然马斯克的成本算法里多少有些猫腻。但不管怎么说，星舰肯定比其他几个竞争对手便宜多了，核心原因在于复用。关于星舰的复用问题，后面会详细讲。先说说其他那几个超重型火箭，为什么它们不复用。
SLS效果图
首先，SLS、长九、叶尼塞，都是为载人登月，甚至火星任务服务。对这些任务来说，高可靠性是它们最重要的要求。如果复用的话，可靠性会有所降低。尽管火箭复用是未来的发展趋势，这些巨型火箭还是以万无一失为第一考虑因素。在登月任务成功之后，也会逐渐考虑复用的问题。
长征九号
这里稍微介绍一下921火箭。这款新型火箭由中国载人航天办公室，俗称921办公室，负责研制，故而得名921火箭。921是今年九月份的中国航天大会上新宣布的火箭型号，也为登月服务。长征九号用到的技术比较新，比如第一级的480吨液氧煤油发动机，第二级的220吨氢氧发动机，第三级的25吨氢氧发动机，都属于新开发的技术，具有世界顶级水平，但显然进度上有风险。921火箭使用成熟技术，进度快，可以打两发登月，分别载人和运登月舱。理论上来说，使用921火箭可在2028年前实现载人登月，具备和NASA竞争谁先登月的可能性。
921火箭想象图
现在具体介绍一下星舰的情况。星舰最惹眼的是它的不锈钢外壳，有一种古朴的机械美。其实主要是因为不锈钢便宜，易于加工，耐热性好。星舰为两级结构。第一级是一个可重复使用的助推器，叫做Super Heavy，使用甲烷/液氧推进剂，装有大约28个猛禽发动机。Super Heavy负责将星舰的上面级送入太空，然后自己返回发射台，等待下一次使用。因此，在Super Heavy上有着陆腿和四个栅格翼，栅格翼将用于返回时的气动控制。
与上面级分离后，Super Heavy会自己返回发射台
星舰的上面级是飞船，这个飞船也被称作Starship，即星舰，也可以重复使用。这次测试的SN8，就是星舰的上面级。它直径为9米，高50米，使用6个甲烷/液氧猛禽发动机，其中三个用于真空环境，三个适用于海平面环境，也就是用于降落。星舰采用垂直降落的方式，因此上面有小翅膀，来做气动控制。
星舰降落的场面想象图
马斯克对星舰的要求是：降落达到航空级的安全性；落地后不用整修能快速投入下一次使用。要实现这样的要求，最重要的是解决返回大气层的散热问题。为了尽量少地使用容易损坏的防热瓦，星舰使用两层不锈钢，并在两层不锈钢之间通过流动的液体散热。
星舰和Super Heavy在一起
看到这里，不知道大家明白没有，为什么马斯克说，星舰150吨的载重能力，成本只有区区的200万美元，因为所谓的成本就是个燃料费用。当然，星舰本身有一个建造费用。马斯克的想法是大规模批量生产，从而大幅度降低成本。而且不锈钢材料本身也不值啥钱。按照马斯克的打法，这是要把星舰做成航天时代的大众交通运输工具。
星舰在火星降落想象图
马斯克大批生产星舰，这是要干什么呢？真的是为了殖民火星吗？星舰不仅仅可以用登火、登月的一个用途，马斯克设想了星舰的另一个重要用途：坐火箭完成地球上的点到点旅行，即所谓的earth to earth。
马斯克设想的地对地太空旅行模式
举个例子，从纽约到上海的话，飞行距离大约14000公里，需要将近15个小时的飞行时间。马斯克设想在海上设置发射平台，乘客坐船到火箭发射平台。火箭起飞后进入太空，然后火箭在上海降落，行程耗时39分钟。世界上主要城市之间乘坐星舰飞行，最远的飞行时间一般不超过40分钟，近距离的时间更短。比如香港到新加坡，飞行时间大约4小时，坐星舰22分钟。
最大的客机直径
若论载客的话，星舰内部空间不小，9米的直径比最大的客机A380还要粗。内部空间体积为1000m³。A380客舱总面积470平方米，按照最大密度安排座位，可以载客893名，通常载客555人。星舰以9米直径，50米高度，内部多层安排座位，载客能力可以类似于A380。假定500名乘客每人收费1万美元的话，对比200万美元的成本，应该有得赚。
未来的星舰发射场
出得起一万美元的人很多。会不会有很多人愿意坐呢？