陳藍：星艦首飛爆炸，我們除了上網看還能怎麼看？
【文/觀察者網專欄作者 陳藍】
推遲兩天後，期待已久的SpaceX超重星艦組合體終於在北京時間4月20日晚發射升空，開始它的軌道首飛。這枚史上最大火箭在巨大的濃煙中緩緩升起，不斷加速，漸漸消失在視線中……
但它並沒有在預期的第2分50秒左右實現一級關機和二級分離。噴着火的火箭在空中翻滾，第4分鐘，火箭自毀系統啓動，即刻便發生凌空大爆炸，巨大的火箭化作了史上最大煙花。
超重-星艦組合體發射升空（圖源：NSF）
SpaceX公司觀看發射的人羣爆發出熱烈的歡呼。在大洋彼岸的中國互聯網，無數人也發出了歡呼聲。
不同的是，一方歡呼成功飛行四分鐘，而另一方則為失敗歡呼。
在中美關係轉向對抗的時代，發生這樣的情況不足為奇。中國網民對美國變本加厲的反華政策，特別是打壓華為和中國芯片行業，以及星鏈為美國軍方服務等長期不滿。
不過，情緒不能帶來進步。馬斯克到底是不是大忽悠，星艦是不是那麼厲害，它對我們有什麼啓示，對中國航天會產生什麼影響？如果撇開政治因素，理智務實地從技術和戰略角度分析一下，也許更有意義。
星艦飛行中，可見未工作的發動機（圖源：互聯網）
星艦首飛，到底是失敗還是成功？
馬斯克曾經説，“首飛成功率只有50%，只要不炸燬發射台就算成功”。星艦起飛時30台猛禽發動機巨大的烈焰沖掉了發射台混凝土地面，使之變成了一個大坑，飛出的碎片打壞了附近的儲罐和車輛。
但除此之外，發射塔完好無損。一級發動機在6台未點火的情況下越過了Max-Q（動壓峯值點），到達了39公里高度，證明採用現代技術和冗餘設計的多發動機並聯設計是可行的。和歷史上同樣採用多機並聯的N1火箭因發動機起火造成四射四敗相比，這是個巨大的進步。
從這個角度，説星艦首飛基本成功並不過分。
星艦凌空爆炸（圖源：互聯網）
但失敗終究是失敗。據稱這次發射耗資30億美元，二級分離失敗造成昂貴的星艦飛船還沒上場就化為烏有。真空版猛禽發動機、星艦高空再入和防熱系統都未能得到實際飛行驗證。發動機失效的最大嫌疑是來自發射台混凝土地面破損時飛出的碎片，馬斯克承認新設計的台下液冷鋼板來不及安裝，同時按照靜態點火數據錯誤估計了噴流對發射台的損害。本以為它能承受一次發射。
雖然星艦已是低成本設計，但鑑於它的巨大規模，犯錯的成本依然很高。要按照SpaceX慣常的快速迭代方式進行連續試錯，資金和進度壓力非常大。星艦首飛突顯了這個問題，馬斯克和SpaceX將面臨巨大的考驗。
星艦發射台損壞情況（圖源：互聯網）
其實，用首飛的成敗來評價星艦並不客觀。星艦是史無前例的偉大技術成就和人類歷史裏程碑，還是騙取資金的營銷工具或者針對中國的戰略欺騙手段，只有對此做了深入全面的瞭解並跳出情緒盲區才能下結論。
筆者的觀點是，它既不是採用突破性技術的新一代航天運載工具，也不是現有火箭的簡單放大和成熟技術的堆砌和疊加。它是總結歷史經驗、結合宏大理念和商業考慮、採用成熟適合技術優化設計的創新火箭。
簡言之，它是巨人肩膀上的產物，很值得我們關注和借鑑。當然，它毫無疑問也是自帶流量的營銷工具。
具體地説，星艦在以下四個方面值得我們借鑑：
首先，作為商業航天項目，星艦從設計到製造，自始至終都貫徹着成本控制的理念。無論是選用液氧甲烷推進劑、不鏽鋼艦體、單一發動機型號，還是放寬箭體精度要求、露天裝配測試，都是成本導向的結果。
其實降低成本並不難，難的是如何平衡降本帶來的風險。有時，低成本帶來的技術風險比高成本導致的資金風險還小。這就需要經驗和智慧。SpaceX已經在獵鷹九號上證明了它的掌控能力，但星艦項目的規模和風險更大。SpaceX能否繼續成功，讓我們拭目以待吧。
第二，星艦完全拋棄了NASA和傳統航天航空企業的研製體系，效率大為提高，這也許得益於馬斯克的IT行業背景。SpaceX採用IT行業流行的快速迭代開發方式，通過試錯不斷髮現缺陷並迅速糾正。
在獵鷹九號回收上嚐到了甜頭後，星艦也全面採用了這個方式。星艦二級飛船的試飛和着陸從SN5開始，此後經歷了一次次爆炸，終於在SN15獲得了成功。不過，飛行試錯必須有低成本作為前提，整箭試錯需要燒的錢遠多於單級的星艦飛船。正如前面所説，這對SpaceX將是一個重大考驗。
第三，星艦雖然沒有采用任何突破性技術，但它在成熟技術基礎上做了大量創新，其中最突出的創新體現在它的總體設計和再入策略上。為了實現全複用，星艦二級採用了沒有先例的火箭、整流罩、飛船一體化設計，以至模糊了它的（火箭還是飛船的）身份。星艦的再入糅合了高空升力體滑翔（航天飛機）、中空水平直落（創新）、低空垂直動力着陸（獵鷹九號）三種方式。它取各家之長，避各家之短，實現氣動和結構最簡化，可謂精妙無比。此外，一級夾具（俗稱筷子）回收、液冷鋼板代替導流槽和噴水裝置、多發動機並聯（被淘汰後再創新）、性能變態的猛禽發動機等無一不體現了創新智慧。
最後，驅動星艦研發的是一個宏大的願景，這就是馬斯克的火星殖民計劃。如果沒有火星計劃，星艦可能就失去了存在的理由。火星殖民運輸系統有着極致低成本和高頻使用的需求，常規火箭完全滿足不了這樣的需求。這就逼迫設計者進行大量的創新，其結果就是我們看到星艦的這個獨特設計。
不管馬斯克的火星計劃是不是忽悠和圈套，事實是它催生了星艦這個史上最大火箭和最大載人飛船。它具備前所未有的能力，理論上可以成為適用於全太陽系的地外飛船，這也是NASA選用星艦作為登月飛船的原因。
以上四點其實是相輔相成的。低成本是快速迭代的必要條件，遠見是創新的動力，創新同時也能帶來低成本和高效率。這是獵鷹九號的成功秘訣，星艦正企圖再一次複製的這樣的成功。
中國商業航天還在成長初期，潛力巨大但基礎薄弱。中國國有航天企業實力雄厚，但效率和成本意識還顯不足。必須承認，兩者的創新能力和SpaceX相比都存在差距。
不過，我國的信息產業、新能源和汽車等產業已經證明，只要有適合的發展機會和政策，我們就能利用我們的市場規模和基礎設施等優勢，做出世界上競爭力最強的產品。用當今流行語説，中國是世界上最卷的市場，這樣的市場環境迫使我們不斷創新。我們不僅能在成本控制和效率上做到全球最佳，同時也有能力保持最高的質量。
不要忘記，我們還有制度優勢。我們在國家層面的資源調配能力（所謂集中力量辦大事）、高效的決策效率、實施長遠計劃的延續性和穩定性，都是戰略性項目的有力保證，也是商業航天長期穩定發展的基礎。
我們也不乏星辰大海的宏大願景：巨型星座、空間太陽能電站、月球和火星基地、小行星防禦、太陽系邊緣探索。我們可能是地球上僅有的兩個在太空有如此宏大計劃的國家之一。
他山之石可以攻玉。無論星艦被説得多麼不靠譜，它畢竟是人類已經飛起來的最大火箭。如果我們認真借鑑星艦的經驗，並把這些經驗和我們的能力及優勢結合起來，從而打造出中國特色的商業航天。藉助政府巨型航天項目的驅動和支撐，我們完全有可能在不久的將來趕上甚至超越SpaceX。
讓我們回到現實。中國航天近年來突飛猛進。新一代運載火箭長征五號至長征八號採用的高性能發動機和環保推進劑，一舉打破多年來航天動力停滯落後的局面。中國運載火箭能力提升到了低軌25噸級別，進入世界前列。但是，SpaceX獵鷹九號的出現使得我們和美國已經縮小的差距又一次拉大了。我們的可複用火箭還沒首飛，星艦又將橫空出世，差距可能再次拉大。加快可複用火箭的研製，已經成為中國航天最緊迫的任務之一。
所幸的是，馬斯克已經在我們前面趟過水了，我們不需要再付出太多試錯的代價。獵鷹九號已是非常成熟的設計。我們在長征八號回收型、長征六號X、民營公司的智神星一號、雙曲線二號和三號上都能看到獵鷹九號的影子。相信過不了幾年，我們就能看到這些型號相繼飛向太空，並以優雅的姿勢落到地面。
中國還在研製採用吸氣式高超音速發動機的空天飛機，如航天科工的騰雲。這是一個全新的賽道。一旦成功，航天發射成本甚至可以低於可複用火箭，不僅將實現對馬斯克的超越，更會改變世界航天格局。
不過，在超重型運載工具領域，無論是獵鷹九號和中國上述在研的可複用火箭，還是空天飛機，都無法取代星艦的地位。中國的長征九號是星艦目前已知唯一的未來挑戰者。按最新設計，長征九號高114米，最大直徑10.6米，起飛質量440噸，地面推力6100噸，低軌能力150噸，奔月軌道能力50噸。這是歷史上已服役和研製中火箭裏和超重-星艦最接近的規模和能力，它將在2030年後實現首飛。
長征九號模型在珠海航展展出（圖源：作者）
長征九號的設計有漫長的歷史，最近幾乎每年都會透露出一個新的版本。追尋它的歷史軌跡，我們會發現長九的設計已經越來越多受到星艦的影響。早先的捆綁式助推器消失了，最新版是類似超重-星艦的光桿芯級。即使500噸級液氧煤油發動機進展迅速，長九最新版還是改成了200噸級甲烷機，一級發動機數量增加到了30台。可回收一級也列入了計劃。
超重型火箭成本很高，馬斯克在前面淌水不是壞事，可以讓我們少走不少彎路。這這件事上，我們真的應該感謝馬斯克。星艦接下去幾年還會有很多發射。它的每一次發射、每一項試錯都可以成為中國航天寶貴的觀摩和借鑑的機會。希望我們能不斷從星艦的飛行中吸取經驗，然後改進優化我們的長征九號，最終實現對星艦的超越。
不過，超越意味着進入無人區，就意味着再也沒有人為你試錯和淌水了。事實上我們在很多領域已經進入無人區了，比如空天飛機。這時，星艦給我們的借鑑也許更有價值。我們不僅要關注成本和效率，更需要創新和遠見，不然你是無法走遠的，星辰大海將永遠只是夢想。
順便提一下，星艦此次軌道首飛失敗，使得人類首發入軌甲烷箭這個冠冕再次懸空。繼去年12月藍箭朱雀二號遙一、今年3月相對論空間人族一號後，星艦已是第三發首飛失利的甲烷火箭。相對論空間已宣佈終止人族一號計劃，重點轉向更大的人族R火箭。那麼，接下來可能登場的就是朱雀二號遙二、星艦第二次軌道試飛、ULA的火神和藍源的新格倫號。從時間進度上看，藍箭的機會可能是最大的。沒想到兜兜轉轉，最後卻柳暗花明又一村，也許是天意？中美民營火箭輪番上陣比拼，也是從未見過的新氣象。
也許，這樣的比拼將成為常態。星艦孤獨求敗的日子遲早會終結。
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