马斯克的火星梦想

埃隆·马斯克从来就是个“不走寻常路”的科技狂人。他搞火箭回收，成了；他搞卫星全球宽带网，成了一半；他在南德克萨斯的大帐篷里用不锈钢薄板造火箭，要用它上火星；他在一个到处是灰尘泥土像是建筑工地一样的发射场装配和测试火箭，居然也成功了。

服气。

SpaceX的发射场就像是建筑工地

马斯克的梦想是打造一枚巨大的火箭和飞船，要用它去殖民火星。这个梦想到底能不能实现另说，但SpaceX公司确确实实是在试着建造去火星的“星舰（StarShip）”飞船，它的直径达9米，高度超过40层楼。星舰设计为两级，其中一级火箭高达70米，由31台“猛禽”液氧甲烷发动机推进；二级飞船也有50米高，配备6台猛禽发动机，是名副其实的超重型火箭。

马斯克的火星殖民梦

俗话说“饭要一口口吃”，钢铁侠马斯克自然也明白这个道理，在NASA的巨额订单和科研人员的支持下，他首先用不锈钢做出了第二级飞船的模型。在经过四次失败之后，马斯克的“大铁桶”成功完成了150米的惊人一跳。

星舰发动机飞行试验成功

会飞的大铁桶

2020年8月5日，SpaceX的一个锃亮的不锈钢桶在一台猛禽发动机的推动下，完成了总共1分钟的飞行试验。

细心的朋友立刻注意到，这个巨大不锈钢圆桶的发动机似乎装歪了，并且它的顶端还安装了一个四方形的铁盒子。这究竟是怎么回事呢？

猛禽发动机偏置

按照设计，在这个直径8米的实验装置下面本应该安装三台猛禽发动机，由于实验只要求它能飞起来，因此撤掉了两台，剩下的一台就没有安装在中心位置。

下次试飞可能要用三台发动机

装置顶端的巨大铁盒子里边也并不是什么高精尖的设备，它只是一个重达25吨的配重块。这个一人多高的大家伙在发射场被临时安装在火箭上面。

正在安装配重块

下边撤了两台发动机，上面又加一个配重，马斯克到底唱的是哪一出呢？

星舰试验的目的

其实SpaceX就是要证明这东西能起飞，并且能平稳地降落下来。马斯克认为，未来无论是去火星还是飞到月球，降落下去之后能再次起飞很重要，否则就真成了“单程票”，上去的宇航员一去不复返，生意就玩砸了。

猛禽是一款液氧甲烷发动机，之所以选甲烷而不用液氢或煤油，是因为有研究表明火星上存在有大量的甲烷，以后去火星添加燃料比较方便。

但猛禽发动机还没有完全成熟，它的推力控制还存在不小的问题。也就是说SpaceX现在还不能随心所欲地控制它的推力大小，你只要一点火，它就会飞到很高的地方。所以在试验中，SpaceX把三台发动机减为一台，让它斜着推这个大铁桶。

火箭处于倾斜的状态飞行

尽管燃料不值多少钱，但鉴于之前星舰在试飞时炸了好几次，为了预防万一并减小损失，燃料箱里只加了很少的推进剂，这样大铁桶就变得更轻。这对于推力达200吨的猛禽发动机来说是个难题：火箭太轻，猛禽又太猛，为安全起见又不能加太多燃料，飞行变得很难控制。

于是SpaceX用25吨的大铁块来给火箭加重。

为什么铁块要加到顶端而不是在下面增加配重呢？

这还真是个科学问题：

尽管不锈钢比铝锂合金重多了，但由于内部结构简单，星舰的试验模块还是很轻的。8米直径30米高的大块头，加上发动机和推进剂总共才50吨上下。它里边几乎就是空的。

不锈钢火箭的内部结构

这么大的空间，为什么不把配重加在下边呢？毕竟按照我们常人的理解，下盘扎实总比头重脚轻强呀！

不知道你看没看过咱们的一种民间活动叫“耍中幡”。一根十几米（三丈三）高的竹竿，在艺人手里上下翻飞稳如泰山。

中幡的重心很高，不容易倒

咱们在家里自然耍不了竹竿，但将扫帚柄立在手指头上，也不难保持平衡。

如果你想试着将扫帚大头朝下，或者想在手指头上竖起铅笔，就不是件容易的事了。为什么？

因为中幡很长，倒立的扫帚重心高，好控制平衡；而重心太低它就容易倒。

想在指尖上立铅笔极难

为了尽量抬高重心，SpaceX将重达25吨的两个钢卷焊接起来装在一个大铁盒子里，再吊装到30米高的火箭顶端，这样至少可以将试验装置的重心抬高到20米以上，从而确保主发动机和调姿发动机配合保持火箭的平稳状态。

猎鹰火箭做成细长的形状，为的也是提高重心，在下落的过程中可以保持平衡，这样更有利于回收时的控制。

25吨钢锭其实是两卷不锈钢板

总结：

由上面的分析，我们可以得出结论，SpaceX之所以在“星舰”起跳试验时在火箭顶端配上一个25吨重的巨大铁块，其最主要目的是抬高火箭重心，保证飞行时的平衡。

星舰首秀是为了验证猛禽发动机的操控性能，但由于发动机的推力太大，它现在还没办法调节推力大小，因此需要用大铁块来减少推进剂的加注，同时增加火箭的重量，使其不至于飞得太高。

星舰飞行的力学分析

因此，让星舰顶个铁块，既省了钱，又保证了试验的安全进行，不失为两全其美的好办法。

火星很远，但不管怎样，马斯克走出了第一步。梦想总是要有的，只要他一直在走，没准真实现了呢？