“发动机”不吹不黑，半空爆炸的“星舰”水平怎么样

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被称为人类史上最大运载火箭的“星舰”组合体，在20日的首次发射中以爆炸而告终。虽然SpaceX公司CEO马斯克“祝贺”称，“SpaceX团队对星舰进行了激动人心的测试发射！为几个月后的下一次测试发射学到了很多东西。”但毫无疑问，不管从哪个方面来说，这次发射都失败了。

“星舰”最终失控爆炸

马斯克之前就自行“泼冷水”称，这次发射的成功率只有一半。按照他的说法，别管火箭最后怎么样，只要能抵达轨道高度即算“任务成功”。但美国天体物理学家乔纳森·麦克道尔表示，这次“星舰”在爆炸前的最高飞行高度约为39公里，距离国际公认的太空边界卡门线（100公里）还很远。

对于“星舰”的性能到底怎么样，外界一直争议不断。支持者把它说成是人类探索太空的希望，寄托了马斯克殖民火星的梦想；反对者则嘲讽称，这是马斯克向投资者画出的又一张“太空大饼”，它的强大性能还停留PPT上。

那么就“星舰”的首次发射上看，到底谁说得对呢？

升空后不久，传感器就显示“星舰”有4台发动机没有正常工作

从现场直播画面上看，“星舰”发射前40秒曾一度终止倒计时进行检查，但随后恢复了正常点火发射程序。火箭升空时的姿态开始时没什么毛病，但从直播画面可以看到，它的第一级33台“猛禽”发动机中，多台都未能正常工作。老司机数了一下，最初有3台发动机没有工作，后来逐渐增加到6台，但最后奇怪地又减少到5台。

目前最普遍的猜测认为，这些未能正常工作的发动机就是“星舰”首发失败的关键因素。

苏联N-1重型火箭有30台发动机

事实上，“星舰”采用如此多台发动机并联提供动力的设计，引起的争议也最大。因为如此多的发动机相互紧靠着工作，在恶劣的环境下很容易发生故障，从而导致火箭的可靠性问题。之前苏联时代的N-1重型火箭，也曾采用30台NK-15发动机并联驱动的设计。按照当初的设计，一旦其中某台发动机失效，可以通过关闭对称发动机的方法进行处理，从而保证火箭正常运行。但受制于当时的电子设备性能和火箭技术成熟度，N-1火箭的4次发射都没有能取得成功。

“星舰”之所以采用33台并联发动机，是因为如今电子技术和控制系统已经与苏联时代截然不同了。马斯克宣称，“星舰”基于SpaceX公司强大的系统数控系统，在N1那个年代，还没有这么先进的智能。据称，“星舰”采用了大量传感器，可以随时监测发动机的情况，一旦发现异常就能立即动态调整。同时它采用了大冗余设计，即便有多台发动机失效，也能保证火箭有足够推力完成任务。另外，SpaceX公司通过大量的火箭回收，对于控制火箭的空中姿态积累了丰富经验。

“星舰”第一级安装了33台发动机 猎鹰重型火箭也采用了27台发动机并联的方式

就“星舰”首飞的实际表现来看，SpaceX公司的这些技术并非空谈。从直播画面可以看到，没有正常工作的多台发动机基本集中在火箭的一侧，理论上非常容易导致火箭失去平衡。但“星舰”并没有像苏联N-1重型火箭设想的那样，通过关闭对称发动机来解决平衡问题，而是通过协同调整每台发动机的推力，仍在相当长时间内保持了火箭的正常飞行姿态。

不得不说，SpaceX公司在这一领域的确非常厉害。

最多的时候能看到6台发动机“罢工”，其中外圈5台都集中在同一侧

但累计多达6台发动机没有能正常工作，也证明“星舰”仍没有解决火箭并联发动机数量太多带来的可靠性问题。事实上，除了可靠性外，火箭发动机的并联数增加，还会带来振动、结构、散热等一系列麻烦。

那么为什么“星舰”要采用如此极端的设计呢？这又不得不提到它采用的“猛禽”液氧甲烷发动机。对于主打“完全可回收”和“低发射成本”的SpaceX公司来说，液氧甲烷发动机不但燃料成本低、相对容易获取，而且完全没有积碳结焦，维护很方便，是可回收火箭的理想动力。但问题在于，即便是第二代“猛禽”液氧甲烷发动机的最大推力也不过230吨左右，用于推动“星舰”这样的“人类最大运载火箭”实在力不从心。因此在压缩发射成本的前提下，想要依靠液氧甲烷发动机作为动力，就必须采用大量发动机并联的设计思路，但由此必然会产生一系列复杂的技术难题。

从这个角度看，与其说“星舰”性能如何先进，不如说它是在“极力控制成本”的总体思路下，根据现有技术选择出的最佳组合。“星舰”后续想要通过改进设计来彻底解决由此带来的问题，恐怕得进行更多次的试验。老司机认为，“星舰”的设计思路未必走不通，但未来大概率将面临更多的挫折——不过对于不断通过试错换取快速进步的SpaceX公司来说，这也算不上惊世骇俗。

点击进入专题：马斯克旗下SpaceX“星舰”发射失败

责任编辑：张迪

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