第八章 星舰
引
2023年4月20日,星舰第一次点火升空。 三十三台发动机同时喷出火焰,推力超过土星五号的两倍。 然后,它炸了。 马斯克在控制室里鼓了掌。他的工程师们面面相觑。 他说:“至少发射台没炸。” 发射台炸了。
一
博卡奇卡,得克萨斯州最南端的一个小村庄。
村子在墨西哥湾边上,常住居民不到一百人,街道只有一条,超市要开车四十分钟才到。
2019年,SpaceX买下了这里的大部分土地。他们在沙滩边搭起了一排板房,装了几台数控机床,开始在户外用不锈钢板卷火箭。
不是在工厂里,而是在户外。
SpaceX的工人把钢板卷成一截一截的圆筒,焊在一起,再焊在一起。完工之后,一枚高五十米的星舰原型机就立在了海边。
那个过程像在造储水罐,不像在造飞船。
在霍桑航天总部待了十几年的老员工,有人飞到博卡奇卡来看了看,回去之后说:
“这他妈看起来像我们在犯错误。”
二
马斯克为什么要用不锈钢?
答案在2018年8月,一次SpaceX内部会议上。
猎鹰九号用的是碳纤维,轻、强、但贵——一千克碳纤维的成本大约是一千克铝的五十倍。马斯克在会议上算了一笔账,他在白板上写了几个数字,然后说:
“如果我们要造一艘能重复使用一百次的飞船,碳纤维的成本是不可接受的。”
有人说:“那用铝合金?”
马斯克摇了摇头。他在白板上又写了一个数字:304L不锈钢,每千克造价——三美元。
“不锈钢在高温下的比强度优于钛合金,在-150°C的低温下优于碳纤维。我们为什么要花三十倍的钱买碳纤维?”
会议室里安静了一会儿。
有个工程师举手:“但是不锈钢很重啊。”
马斯克说:“重,所以我们要造更大的发动机。”
三
“猛禽”(Raptor)发动机,SpaceX的终极作品。
猎鹰九号用的梅林发动机,是上世纪那种开路循环式发动机,技术成熟,但效率一般。猛禽是全流量分级燃烧循环发动机——把液氧和液态甲烷的每一克燃料都尽可能燃烧完,理论推进效率比梅林高出近三分之一。
液态甲烷这个选择,本身就是一个漫长技术史的终点。1834年,达文波特用磁铁和铜丝造出第一台电动机,他要解决的问题是:怎么把能量变成运动。一百九十年后,SpaceX的工程师要解决的问题颠了过来:怎么把最少的质量变成最大的推力。两件事之间隔了一个半世纪的电动革命、一场算力军备竞赛、无数次炸掉的原型机——但追到根上,都是同一个问题:能量。十九世纪争的是每公斤铅板能存多少电。二十一世纪争的是每公斤不锈钢能扛多少推力。问题没变,变的只是单位——从瓦时每千克,变成了秒。
2017年,猛禽第一次点火测试。它在测试台上燃烧了两秒,然后关机。
那次测试的现场视频在SpaceX内网传开了。有人在评论区写了一行字:
“你们刚刚造出了人类历史上燃烧室压强最高的发动机。没有之一。”
设计负责人汤姆·穆勒点了个赞,什么也没说。
四
2019年到2021年,SpaceX在博卡奇卡造了十几个星舰原型机,大部分在静态点火测试中炸掉了,或者在低空测试中炸掉了,或者因为压力测试超限被压爆了。
那两年的博卡奇卡,是一个露天的爆炸实验场。
SN1,压力测试时桶身撕裂。 SN3,低温测试失压,软塌了。 SN4,静态点火五天后爆炸——距成功还有两步。 SN5,成功跳到了150米高度,缓缓降落,稳了。 SN8,跳到12公里高,高空再点火失败,着陆时撞上了地面,一团火。 SN9,类似SN8,下落时翻了个身,没翻回来,撞了地面。 SN10,降落,落地稳了,然后又爆了——延迟爆炸。 SN11,在起飞后约5分钟,天空中什么声响都没有,然后一堆碎片从云里落下来。 SN15,成功着陆,没有爆炸。
马斯克在SN15着陆后发了一条推特:“太空飞船着陆!!!”
三个感叹号。
然后他补充了一句:“(没有爆炸。)”
五
2022年,SpaceX暂停了星舰的飞行测试,专心集成——把”超重”助推器和”星舰”上面级拼在一起。
完整版的星舰,高121米,重5000吨,由33台猛禽发动机驱动超重助推器,加上6台猛禽发动机驱动星舰飞船。
土星五号高111米,30台F-1和J-2发动机,推力3400吨。
星舰的推力是7590吨。
超过土星五号的两倍。
这是人类造出来的最大最重的飞行器。
但是,SpaceX在2022年遇到了一个他们没有预料到的问题:发射台。
六
“发射台不够结实。”
这是SpaceX基础设施工程师在2022年10月的一次内部评估报告里写的话。
星舰的33台猛禽发动机同时点火的瞬间,会产生多少热量?会产生多少冲击波?没有人做过实验。SpaceX的工程师做了计算,他们算出了一个数字,然后意识到:现在的发射台,撑不住。
解决方案有两种。
第一种:建一个水冷系统,在发动机点火的瞬间向地面喷注数百吨水,把冲击波的热量吸走——NASA的39B发射台就是这样做的。
第二种:在发射台正下方造一个”火焰导流坑”,让火焰从坑里泄出去。
SpaceX选了第一种。
但2023年4月,当他们打开发射台下方的阀门测试喷水系统的时候,发现系统还没装好。
那一次IFT-1的发射被推迟了整整两天,等到技术上认为”可以了”,他们才发射。
那个”可以了”是错的。
七
2023年4月20日上午08:33,博卡奇卡,IFT-1(集成飞行测试一号)。
控制室里,约三百名工程师坐在工位上。屏幕上显示着猛禽发动机的实时状态——每台发动机都有一个绿色的方块,全绿才能发射。
发射前一小时,绿色变成了黄色,又变回了绿色,又变成了黄色。
有人在Slack里写:“今天的点火窗口就三分钟,如果排不完故障,我们就推迟。”
马斯克走进控制室,在屏幕前站了一会儿。他没有问任何问题,就走去旁边的桌子,打开了一台笔记本电脑,开始批邮件。
发射前十分钟,绿色稳住了。
推进工程师说:“所有系统准备就绪。”
马斯克抬起头,看了一眼屏幕,说了一个字:
“飞。”
八
08:33:09,33台猛禽发动机同时点火。
那一声轰鸣传到了几十公里外的墨西哥小镇马塔莫罗斯。当地居民以为是地震,纷纷跑出来查看。
星舰离地了。
它上升。
但在上升过程中,屏幕上出现了第一个异常——第17号发动机关机。
然后第22号。
然后第4号和第5号在同一时刻关机。
3秒后,控制室的大屏幕上,那三十三个绿色方块,有七个变成了红色。
推进组的工程师喊了一句,声音被记录进了直播流里:
“我们在失去发动机。”
飞行控制员说:“保持飞行。”
马斯克没有说话。他在看屏幕。
九
星舰在七台发动机关机的情况下继续飞行,爬升到了39公里高度。
但”超重”助推器和星舰飞船始终没有成功分离。
设计上,在助推器阶段结束之后,飞船应该点燃自己的发动机,助推器反推减速,两者分离。
那个分离动作需要精确到毫秒。
它没有发生。
两节连在一起的星舰,在39公里高度开始翻滚,打着旋,像一个巨大的钢铁陀螺,在墨西哥湾上空旋转,然后解体,炸成了一个明亮的火球。
飞行时间:4分02秒。
控制室里没有人说话。
然后马斯克鼓了掌。
那声掌声在安静的控制室里,像有人拍了一下桌子。在场的三百多人里,大约有一半人不知道该做什么反应。另一些人开始跟着鼓掌,稀稀落落地,像雨点落在铁皮屋顶上。
马斯克转过头,对旁边的人说了句什么。控制室的录像后来被泄露出来,但声音被噪声盖住了,没有人能听清他在说什么。但他的嘴型被反复辨认过,大多数人的解读是:“至少发射台没炸。”
控制室里的人陆续站起来,开始收拾东西。有人打开了手机,有人往门外走。工程师们围在屏幕前讨论数据,声音从低沉的汇报变成了零碎的争论。马斯克没有参与任何一场争论。他站在那里,看了一会儿屏幕上的遥测数据,然后转身走出了控制室。
博卡奇卡的夜晚没有路灯。从控制室到停车场的路大概有两百米,地面是碎石和压实的泥土,白天被工程车碾得平整,到了晚上又恢复成坑洼的样子。马斯克走得不快,鞋底踩在小石子上面,发出一种细碎的、不太确定的声音。
他走到车旁边,没有立刻上车。他站在那里,朝发射台的方向看了一会儿。
发射台已经看不清了——距离太远,白天的那座钢铁巨塔在夜里只是一团比夜色稍微浅一点的黑影。但他知道那座塔还在那里,因为他能闻到。发射之后空气中残留着一种很淡的焦糊味,混合着海边湿咸的潮气。他的工程师们后来估计,点火那几秒钟,地面温度超过了2000度。混凝土被烧成了粉末。
他从口袋里掏出手机,打开摄像头,对着发射台的方向拍了一张照片。照片里什么也看不见,只有黑暗,和天上一小片被云挡住的星光。
他把照片删掉了。
然后他坐进车里,发动引擎,打开暖风。他没有立刻挂挡,而是坐在驾驶座上,两只手放在方向盘上,拇指无意识地转着方向盘上的缝线。他转了很久,久到暖风已经把车窗上的雾气吹干了。
有人敲了敲他的车窗。
是他的一个工程师,站在外面,弯着腰,隔着玻璃看他。那个工程师的表情很难描述——不是沮丧,不是担忧,更像是一种确认:看到老板还坐在这里,就没有那么慌了。
马斯克摇下车窗。
工程师说:“发射台的损坏评估出来了,比我们预估的严重。地基下面的混凝土结构可能需要重建。”
马斯克说:“我知道。”
工程师说:“修复大概需要七到八个月。”
马斯克说:“嗯。”
工程师等着他说点别的。他什么也没说。
工程师最后说了一句:“那我先回去了。明天上午开一个会,讨论修复方案。”
马斯克说:“好。”
工程师走了之后,马斯克又坐了一会儿。他把暖风开大了一格,然后掏出手机,打开推特。
他打了一行字:“发射台的破坏程度超出了我们的预期。”
他看了几秒钟,又加了一行:“但飞船飞起来了。这比我预期的还要好。”
他盯着这两行字看了很久。然后按了发送。
十
发射台的情况比想象中更糟。
33台发动机点火的瞬间,冲击波向下传播,击穿了发射台基座的混凝土,把数百吨的地面碎片炸上了天。
那些碎片落在周围几公里的范围内。
一辆停在远处停车场的汽车,挡风玻璃被砸破了。
博卡奇卡村的几处房屋,墙上多了新的坑洞。
发射台旁边的导流坑,本来是钢铁和混凝土结构,点火之后变成了一个布满弹坑的月球表面。
这个画面在社交媒体上流传了很久,配文形形色色。有人说:“SpaceX把他们自己的发射场炸了。“有人说:“这就是他们调试发射台的方法——先炸一遍,看哪里薄弱。”
马斯克在事后评论说:“发射台的破坏程度超出了我们的预期。”
他停顿了一下。
“但飞船飞起来了。这比我预期的还要好。”
十一
IFT-1之后,SpaceX花了七个月修复和升级发射台。
他们安装了一套”钢铁抓手”系统——把原来的导流坑改成了一个巨型钢铁网格,在网格内部布置了水冷喷嘴,可以在点火的同时喷出每秒数百吨的水雾。
工程师们给这套系统起了个内部代号:“Niagara”(尼亚加拉)——取意尼亚加拉大瀑布。
2023年11月18日,IFT-2,第二次集成飞行测试。
这一次发射台没有爆炸。
星舰顺利分离了助推器,飞到了148公里的高度,进入了计划中的飞行轨迹。
然后助推器在返回大气层时因为液氧排放问题爆炸,飞船因为点火失败在再入大气层时自毁。
飞行时间:8分钟。
比第一次多了将近一倍。
十二
2024年3月14日,IFT-3,第三次集成飞行测试。
这一次,星舰第一次完成了完整的飞行弧线:助推器成功分离,飞船进入亚轨道,在太平洋上空飞行了将近50分钟,再入大气层时温度达到1500°C,飞船的表面开始烧蚀。
直播画面里,摄像头在飞船下方拍摄,镜头外是一片橙红色的火焰,飞船底部的每一块隔热瓦都在发光。
SpaceX的飞行解说员说:“我们现在在经历最大的热流。”
然后信号中断了。
四十秒后,飞船已经无法通讯,根据自毁指令被引爆。
但它撑过了再入的大部分过程。
那是一个数据点。
马斯克在事后发推特:“恭喜SpaceX团队完成了一次令人难以置信的飞行测试!”
然后他加了一句,几乎隐藏在文字里:
“下一次我们要把船带回来。”
十三
2024年6月6日,IFT-4,第四次集成飞行测试。
助推器分离后开始返回。它在墨西哥湾上空完成了一次反推点火,减速,朝着目标区域下落。
速度从每秒数公里,降到了每秒几十米。
然后是每秒十几米。
然后是每秒几米。
它扎进了海面。
不是坠入——是降落。
几乎是垂直的,几乎是平稳的。
助推器在海面溅起水花,随后倾倒,沉入了墨西哥湾。
它没有被捞回来。但它软着陆了。
控制室里,工程师们站了起来。有人击掌,有人抱头。
飞船也在同一次任务里完成了海面软着陆。
这是2024年6月的事。
这是人类历史上第一次,一个轨道级的超重型火箭完成了受控软着陆。
十四
马斯克在IFT-4之后做了一件事。
他在推特上发了一段话,那段话里有一个句子很多人没有注意到:
“星舰Block 2将在今年晚些时候升级,推力更大,结构更轻,有望在年底之前首飞。”
有人问:“Block 2什么时候飞?”
马斯克回复:“快了。”
然后他补充说:“IFT-5会非常精彩。我们要尝试用机械臂在发射塔上接住助推器。”
没有人确定他是认真的。
十五
“筷子”(Mechazilla/Mechazilla’s chopsticks)。
这是SpaceX对发射塔上那对机械臂的外号。
每条臂长约36米,由液压系统驱动,可以在几秒内完成两到三米的横向移动。设计目标:在助推器下降的最后阶段,用两条机械臂接住它。
工程上的挑战是:助推器返回时,在横向位置上的精度要求达到了半米量级。速度要求达到每秒一到两米。时机要求:在距地面几十米的高度,完成精确的悬停,然后落入”筷子”里。
一个有五层楼高的钢铁圆柱,以一架飞机的精度降落,落进两根移动的机械臂之间。
SpaceX的首席工程师说:“我们的误差预算非常小。如果助推器在最后阶段的横向偏差超过五十厘米,我们就放它落到海里,不捕捉。”
记者问:“如果发生这种情况,会怎么样?”
工程师说:“那就重来。”
十六
2024年10月13日,IFT-5,第五次集成飞行测试。
发射时间是上午07:02(美东时间)。
博卡奇卡的天空几乎无云。
超重助推器点火,星舰升空。
对于旁观的人来说,最初几分钟和之前几次没有什么不同——巨大的火焰,轰鸣,烟柱,星舰爬向天空。
但当助推器完成使命、分离,开始返回,情况开始不一样了。
它返回的速度比之前任何一次都更慢,更稳。
飞行控制系统在实时计算,每0.02秒更新一次助推器的位置和速度,和”筷子”的预设坐标比对,调整发动机推力。
十七
助推器距发射塔还有三公里的时候,机械臂开始张开。
距发射塔一公里,“筷子”确认到接收指令。
距发射塔五百米,助推器的下行速度是每秒45米。
距发射塔一百米,速度降到每秒12米。
距发射塔三十米,速度降到每秒3米。
“筷子”合拢。
31吨的助推器,落进了两根机械臂之间,停稳了。
控制室里,有人叫了一声。
有人站起来,倒在了旁边同事的身上。
有人一言不发,站在那里,盯着屏幕,一动不动。
马斯克在控制室走廊里,转了一个圈,停下,看着屏幕,然后用两只手捂住了脸。
十八
IFT-5的直播画面,在三个小时内被转发了超过一亿次。
那不只是一次回收。
那是一个论证:可以用机械方式精确捕捉一个轨道级助推器,代替着陆腿着陆,代替传统的”软着陆区域”。
这意味着:如果助推器可以在发射台上被捕捉,它回到发射台之后,可以在几小时内重新加注、检修、再次发射——而不是运到工厂,翻修,再运回来。
那是”快速复用”的核心。
猎鹰九号的一级也在回收,但每次回收后要运到工厂翻修,通常需要一到两个月。星舰的目标是:助推器捕捉后,当天或次日再飞。
马斯克在事后把这个概念称为”火箭的快速周转”。
他举了一个类比:“747每次降落后,不需要运回工厂翻修。我们希望星舰也是如此。”
十九
2024年11月到12月,SpaceX完成了IFT-6和IFT-7。
IFT-6:助推器再次被筷子成功捕捉。飞船在印度洋上空的预定区域减速,完成了模拟着陆,被确认为受控着水。
IFT-7:助推器第三次被捕捉成功。飞船在再入阶段出现了轻微的隔热层损坏,部分数据中断,但完成了预设飞行任务的90%以上。
每一次都比上一次走得更远一点。
每一次都在爆炸或局部损坏前面加上一段成功。
马斯克在IFT-7之后接受采访,被问到这个迭代节奏是他事先设计的,还是靠运气。
他想了一会儿,说:
“你不能计划失败的方式。你只能计划迭代的速度。我们的目标是把失败和下一次尝试之间的间隔缩到最短。”
停顿了一下。
“失败不是问题。失败之后不知道为什么失败,才是问题。我们每一次失败,都知道为什么。”
二十
2024年是星舰的年份,也是一个问题开始变得清晰的年份。
那个问题是:星舰到底是为了什么?
马斯克的答案始终如一:火星。
但在这个答案被认真对待之前,有一个中间状态——NASA的阿尔忒弥斯计划。
2021年,NASA把登月飞船合同给了SpaceX。合同金额29亿美元,要求:用一艘改装版星舰,将NASA宇航员从月球轨道送到月球表面,再送回来。
这是人类第一次计划重返月球的具体合同。
承担它的,不是美国国家航天局的工程师,不是波音,不是洛克希德马丁。
是一家2002年成立的商业公司,一家在这一年之前还在用废铁做炸弹的公司。
二十一
中国线,2019—2024。
2019年,长征五号B完成首飞。中国的大推力运载火箭体系成型。
2022年4月,天和核心舱发射,中国空间站进入全面建设阶段。
2023年5月,神舟十六号任务开始,乘组包含中国首位商业航天载荷专家。
2024年,中国航天商业”五小龙”的第一批量产火箭陆续开始总装。
朱雀三号,蓝箭航天的第一枚可回收火箭。
双曲线三号,星际荣耀的第一枚大型运载火箭。
天龙三号,天兵科技的首款中大型火箭。
这些火箭没有一枚是国家计划的产物。
它们是2015年那批拿到营业执照的商业航天公司,用十年时间生长出来的东西。
它们中的大部分人,创业时都看了同一段视频——猎鹰九号2015年12月21日的陆地着陆。
二十二
博卡奇卡,2024年12月。
一个工程师的朋友来探班,发了一张照片到社交媒体上。
照片里是发射塔,那对”筷子”臂还张开着,朝天空伸展。远处是墨西哥湾,一片深蓝。
配文是:“你们知道那个东西有多大吗?它在等一枚火箭从天上掉进来。”
底下有一条回复:
“几百年后,历史课本会有一页,专门写这双筷子。”
另一条回复:
“不,历史课本不会写筷子。历史课本会写星舰。筷子只是它回家的方式。”
二十三
2025年,人类历史上最密集的重型火箭测试季。
IFT-8。2025年3月6日。Starship Block 2首飞。助推器成功回收——超重型助推器B15从60公里高度掉下来,减速到离地面22米的位置,被发射塔的”筷子”稳稳夹住。全场尖叫。
但喜悦只持续了八分钟。
飞船在上升段烧了五分钟之后,尾部的甲烷管开始漏——六台猛禽发动机依次熄火。遥测信号在T+8分31秒中断。飞船在印度洋上空解体。碎片划过夜空的画面被毛里求斯的游客拍下来,发在Twitter上,配文只有一个词:“Again.”
IFT-9。2025年4月19日。不到六个星期间隔。Block 2飞船换装了全新的甲烷管线。助推器再次回收,完美的”筷子夹”。飞船点燃了四分钟——然后炸了。这次是氧气管。SpaceX的工程师在控制室里沉默了几秒,然后拿起iPad,开始标注管线应力数据。
有人在问:Starship是不是一个根本性的错误?不锈钢箭体太重、三十三台发动机太多、回收的方案太复杂——也许全错了。
马斯克在IFT-9失败后的凌晨发了三条推特。第一条:“我们学会了不造甲烷管的方法。“第二条是IFT-9爆炸的高清慢镜头截图。第三条:“IFT-10,两个月后。”
IFT-10。2025年6月28日。飞船的氧气管和甲烷管全部做了重新设计。助推器回收——连续第三次。飞船完整地飞行了三十五分钟,完成了入轨模拟,然后在印度洋目标海域上空点燃了反推发动机——不是为了着陆,只是为了证明反推控制是可行的。这是星舰飞船第一次完成计划内的全部飞行剖面。不是完美,是完整。
IFA的工程师们站在博卡奇卡的发射控制室里,没有欢呼。他们鼓掌。缓慢的、整齐的、持续了整整二十秒的掌声。
IFT-11。2025年11月。Block 2飞船的最终形态:所有六台猛禽发动机在飞行中完成了依次关闭和一次空中重启。这是一项关键操作——如果星舰要在地球以外的天体上着陆,它必须在太空中能够关机、漂移、然后再次点火。IFT-11证明了它可以。
四次飞行。两次爆炸。一次完整的成功。一次在轨操作。
SpaceX花了整整一年,把星舰从”能飞的东西”变成了”能用的交通工具”。这个过程里没有一个外行人能理解的飞跃——只有管线改了一寸、密封圈换了材料、喷注器角度调了零点五度。一千个细小的修正,堆在一起,就是一次完整任务。
2025年12月。博卡奇卡的风还是很大。
但发射塔的”筷子”已经连续四次夹住了从天而降的助推器。从奇迹变成了常规操作。人类用了十一万年才学会飞,用了六十年才学会在海上回收火箭,又用了十年才学会用筷子接住从天而降的七十米高的不锈钢柱子。
现在他们开始觉得这是理所当然的。