译稿：马斯克要快速推进“星船”项目

來源｜航小宇

• 高50米的1型“星船”矗立在得州博卡奇卡

【《今日航天飞行》网站9月29日报道】9月28日夜，南得克萨斯，站在一枚泛着光的“星船”飞行器全尺寸试验箭前，埃隆·马斯克称，他希望太空探索公司的下一代巨型火箭在6个月内飞入轨道，但同时承认这一大胆进度需要在设计和制造上有“几何级”改进。

马斯克对数百名公司雇员、当地保障人员、航天谜和航天记者以及成行上万名在网上看直播的人说，无论这一充满未来气息的飞行器何时首次入轨，太空探索公司都将建设一个“星船”编队，并在得州和佛州的发射场发射。他说，作为“星船”的首个全尺寸原型试验箭，今年夏天在南得克萨斯海滨建造的1型“星船”应能在一两个月内为一次大气层内高空试飞做好准备。

太空探索公司打算通过亚轨道上下飞行来演练“星船”的发射和着陆，而这同工程技术人员早前利用称为“蚱蜢”的实验性飞行器来完善“猎鹰”火箭助推器着陆动作的办法类似。马斯克说，“说心里话，让这一巨型飞船做同‘蚱蜢’同样的事情还真有些不好把握”；“这个大家伙要在大概一两个月内就飞起来，飞到约20公里，再落下来，并实施着陆。……看着这么大的一个家伙起飞和飞回来一定会颇有史诗感。”

自称乐天派的马斯克说，“星船”及其尚未开造的“超重”第一级助推火箭有望在明年就进行首次入轨发射尝试。他说，“对于任何涉足未知领域的研发项目，要准确预测这些事情都很难”；“但我确实觉得事情的进展会很快。所以，我们的打算是大概在一两个月内用1型‘星船’进行20公里试飞。我们那之后的下一次飞行很有可能就是利用一枚助推火箭和飞船一路进入轨道”。

太空探索公司称，可重复使用的“星船”和“超重”最终将取代其“猎鹰”9和“重型猎鹰”火箭以及“龙”货运和载人飞船。根据该公司网站的说法，“星船”和“超重”将能以“比现役‘猎鹰’系火箭更低的单次发射边际成本”送卫星入轨。但该公司称，这一下一代箭组组合还能做很多其它事情，包括装载重达150吨的货物或多达100人开展前往月球、火星和其它目的地的行星际飞行。

马斯克此次宣讲是在他首次披露后来改称为“星船”和“超重”的深空运输构想3年后进行的。太空探索公司后来把目光放到了尺寸比马斯克2016年介绍的设计方案有所减小、但依旧史无前例的一款火箭上。

• 马斯克的远期目标是在火星上建设永久性居住地

“星船”和“超重”采用垂直起降设计，与“猎鹰”火箭助推级为翻修后再次使用而采取的回收办法类似。在入轨发射过程中，“超重”助推火箭将推动“星船”飞向太空，而后分离并飞回到发射场附近实施着陆。“星船”接下来将自行加速进入轨道。

马斯克说：“我有句口头禅，叫‘进度拖，即是错；进度快，就不赖（If a schedule’s long, it’s wrong, if it’s tight, it’s right）。”他说：“需要花很长时间来建造的设计便不是好设计。这是一项基本原则，而现在的趋势却都是让事情复杂化。”他说，他还有一个信条，即“最好的部件是没部件，最好的工艺是没工艺”。他说：“没重量，不花钱，就不会犯错。……我在太空探索公司设计会上印象最深的事就是‘你做了哪些减除设计（undesign）？’。减除设计是最好的事情。最好的事情就是干脆把它删掉。”

正是这一风气促使太空探索公司决定在众目睽睽之下露天组装首批“星船”原型，而不是在有空调、有严格的洁净度要求的工厂环境内。马斯克说，为“星船”单建一座组装大楼会花去太长的时间。

而与很多现代火箭都采用碳纤维来建造不同，“星船”用的是不锈钢。现代运载火箭的结构主要采用碳纤维或铝来建造，但早前一个时代设计的火箭采用过不锈钢蒙皮，比如上世纪五六十年代设计的宇宙神-半人马座。马斯克说：“一直到去年10月，我们都在寻求一项全然不同的设计。”他指的是太空探索公司一改此前用碳纤维建造的方案，决定让“星船”改用不锈钢结构。

马斯克说，不锈钢要比其它火箭材料重，但有几大优点，最终能让包括防热罩在内的整枚火箭重量比不然所能达到的水平更轻。不锈钢在超低温条件下弹性好，强度高。这一点很重要，因为“星船”和“超重”在起飞时将载有900万磅（约4000吨）低温甲烷和液氧。马斯克说，“整个这件事上的最佳设计决策就是改用301不锈钢，因为在超低温下，301不锈钢实际上具有同先进复合材料或铝锂合金大体相同的有效强度”；“同绝大多数钢在低温下会变脆不同，301不锈钢强度会提高很多”。他说，其超低温下的比强度与先进复合材料或铝锂合金相当，甚至可能还要略高一些。他说：“这之所以未得到很好的重视，是因为如果你只看材料手册，并说不锈钢强度如何，那么看上去其要弱很多。但如果你说的是其超低温下强度如何，那么在很低的温度下其要强得多得多，几乎有两倍那么强。那时它就会变得比碳纤维或铝锂合金更好。”

钢的熔点约为1500摄氏度，明显高于美国退役航天飞机轨道器所用的铝结构。马斯克说，对于一艘可复用飞船来说，其返回时就像是一颗流星，要求材料不能在较低的温度下就熔化，而这也是钢非常有优势的一方面。马斯克说，这意味着“星船”的上侧将不需要设防热罩，而再入过程中朝前一侧的防热负担也将“极大地减轻”。他说，“由于钢能耐受高多多的温度，你的防热罩哪怕是在迎风面也要轻很多”；“总的效果是，采用301不锈钢的火箭实际上是所能找出的重量最轻的可复用架构”。

马斯克说，每吨不锈钢的成本只有每吨碳纤维的2%。他说，不锈钢焊接也非常容易，而且不受各种因素影响，“我们得以在不用工厂的情况下在户外焊接就是证明”，而这对于碳纤维和铝锂合金来说是不可能的。

• 太空探索公司用不到6个月时间在博卡奇卡组装出了1型“星船”试验箭

对于入轨级别的“星船”，太空探索公司打算在其底部安装六边形防热瓦。这些瓦将在飞船以约60度的攻角进入大气层时承受再入加热的冲击。马斯克说，飞船随后将“像花样跳伞者一样”以水平姿态自由下落，利用翼面和推力器来实现稳定，最后翻转到垂直姿态，并点燃其底部发动机，以实施垂直着陆。

太空探索公司正在卡纳维拉尔角附近的佛州可可市建造称为“2型”的另一枚“星船”原型试验箭。一旦完工，该箭将被运送到邻近的肯尼迪航天中心，在第39A号发射台上进行测试。该发射台曾是阿波罗飞船和航天飞机的发射设施，现由太空探索公司租用，供其“猎鹰”系列火箭使用。

博卡奇卡的1型“星船”高约50米，干重200吨，直径约9米，约是波音747宽体客机的1.5倍。马斯克说，从感觉上说，公司“很可能”不会用1型“星船”来入轨，而会用即将在博卡奇卡开造的3型。他说，3型大约将在一个月内开造。他说，公司将“尽可能快地”在博卡奇卡和卡角两地建造“星船”和“超重”。他称公司正“飞快地”改进设计和制造方法。例如，3型“星船”将分成更少的块数来建造，舱壁更薄，结构更轻，成本也更低。

马斯克说，“按航天标准看，我们造飞船的速度将相当疯狂”；“我觉得我们会在一两个月甚至更短的时间内（在佛州）造出2型，大概3个月内造出3型，并在四五个月内造出4型。我们或许会寻求采用4型或5型来入轨”。他说，“这听起来一定像是疯话，但我感觉我们要在不到6个月内进行入轨尝试”；“只要设计改进和制造改进继续以几何速度进行，我觉得这一进度的精度是在几个月之内”。

太空探索公司迄今一直是通过“猎鹰”火箭和“龙”飞船任务的收入自掏腰包来开展“超重”和“星船”的研制工作。该公司今年还已从投资者那里筹到了超过10亿美元，但主要是要用于其“星链”卫星互联网星座项目。该公司称，“星链”业务未来的收入有可能会用在“超重”和“星船”项目上。

马斯克说，眼下的重点工作是在博卡奇卡和卡角各造出至少两艘“星船”，然后再开始建造“超重”助推火箭。他说：“在开造1型助推火箭前，我们要先造出1型到4型‘星船’。我们接下来将在卡角和博卡奇卡建造1型和2型助推火箭。”

“超重”和“星船”都将成组使用甲烷燃料“猛禽”发动机。博卡奇卡的1型“星船”底部装有3台“猛禽”，佛州的2型也将安装3台该发动机，以用于初期的试飞。“猛禽”是太空探索公司迄今建造的推力最大的发动机，初期型号可产生高达44万磅（1956千牛）的海平面推力，大体相当于美退役航天飞机的主发动机。

• 三台甲烷燃料“猛禽”发动机已装在1型“星船”底部

入轨级别的“星船”将设6台“猛禽”，中央3台可摆动，用于垂直降落，外围3台采用针对太空环境来优化的延长喷管。马斯克说，“超重”助推火箭可配备多达37台“猛禽”，具体要看最终设计决策和任务要求。他预计“超重”起飞推力将达约1500万磅（约66.7兆牛），约为阿波罗登月任务所用“土星”5巨型火箭的两倍。

马斯克说，限制“超重”助推火箭首飞的主要是发动机。他说，该助推火箭发动机用量很大，所以提高“猛禽”生产速度极为重要，而贮箱、着陆支腿和栅格舵都好办。他说：“我觉得我们至少得要或许24台发动机，但我真的觉得至少要有31台发动机才能发射。”“超重”很可能将设7台能摆动的“猛禽”发动机，用于提供转向动力。马斯克说，余下的发动机将采用固定喷管。

马斯克说：“从现在到实现入轨，包括研制型发动机，我们可能共需要100台‘猛禽’发动机。我们眼下的生产速度大概是每8～10天一台。”他说，到明年，公司要能日产一台“猛禽”。

马斯克乐观地表示，“星船”有望在明年底之前就载人上天飞行。他说，“星船”和“超重”是按可复用来设计的，所以将能通过多次飞行来非常迅速地证明可靠性。他说，对于一次性使用火箭，若要通过10次飞行来证明可靠性，就得建造并毁掉10枚火箭，而“我们能在基本上10天之内就进行10次飞行”。他说：“我说快速重复使用，意思是说要让助推火箭一天飞20次，并让飞船一天飞三四次。”

日本富豪前泽友作去年宣布打算最早在2023年同一些艺术家一起乘太空探索公司的下一代飞船进行一次绕月飞行。太空探索公司称，其“愿望性目标”是要让“星船”能在2022年就进行一次不载人的火星飞行，而载人火星飞行最快有望在2024年成行。“星船”还可用于环绕地球的点到点运输，让以分钟而非小时计的洲际旅行成为可能，尽管马斯克在本次宣讲中并未提到这一点。

• 9月28日夜，马斯克在南得克萨斯“星船”试验场做宣讲

马斯克本次宣讲的重点是在推进系统、结构设计和气动等方面，未太谈及经费或生保技术。他在问答环节说，“当然，你需要有再生式生保系统”，而“那意味着要循环利用所有东西”。他说，对于历时几个月的火星旅行和18个月的表面住留来说，这肯定很重要。但他说，相对于飞船而言，他并不认为这有多难。他说，由于“星船”的首批试飞并不载人，所以生保方面的工作将放在随后进行。该公司用来承担NASA国际空间站人员运输任务的“载人龙”将是其第一种按载人标准设计的飞船。

“星船”只设一台“猛禽”发动机的小尺寸型号“星跳者”8月27日进行了最大高度为150米的一次试飞。那枚三条腿的矮胖试验箭被航天爱好者形象地比喻为一座飞行的水塔。“星跳者”作为试验箭已经退役。

• 马斯克说，“星船”任务可支持在月球建基地

在距1型“星船”目前所在位置约1英里的地方，相关队伍正在为其准备发射台和着陆平台。“星船”的试飞需经主管商业火箭发射公共安全的联邦航空局（FAA）授权。FAA安全分析人员花了几周时间才为“星跳者”8月份那次试飞发放了许可，且该局最终只批准进行一次限高150米的试飞，而不是太空探索公司最初打算的200米。马斯克称由FAA引起的推迟“很小”。

距太空探索公司南得克萨斯试验场最近的居民生活在称为博卡奇卡村的一个小区内。该公司已向那里的房主发放了报价方案，要以3倍于市场评估价的价钱买下他们的房产。马斯克说，公司之所以要这么做是因为随着时间的推移，博卡奇卡村的生活将受到相当大的干扰，为保证安全而经常需要疏散撤离。他说，这可能会让该村感到“不太舒服”。他称该村面临的实际危险不大，但又不能说是微乎其微。他说：“我们要让风险变得极其微小。或许，随着时间的推移，更好的办法就是花钱让村民搬走，而我们已提出了这方面的报价方案。”