# 马斯克 2022 解读 Starship 与 Starbase 最新进展 > - 原标题：[2022] Elon Musk Explains Updates To Starship And Starbase! - 时间：2022 年 - 频道：Everyday Astronaut - 网页版：https://elon.qiaomu.ai/ep/2022-elon-musk-explains-updates-to-starship-and-starbase/ - 精读字数：约 6214 字（阅读约 14 分钟） > 本文为 elon.qiaomu.ai 基于原始视频与文稿的 AI 改写中文精读，非官方翻译；引用请注明出处并链接网页版。 每送一吨有用的东西到火星表面，现在的价格大约是 10 亿美元。马斯克想把这件事的成本压到 10 万美元以下。 一万倍的差距。 这个数字他在 2022 年的一次参观里随口说出来的。当时 Everyday Astronaut 的 Tim Dodd 扛着摄像机走进德州 Starbase，马斯克一边带他穿过总装高舱（High Bay），一边聊星舰（Starship）和超重助推器（Super Heavy）的进展。整段对话没有发布会式的幻灯片，全是站在钢结构下面、指着正在焊接的筒段讲设计。 正因为是这种场合，信息密度高得离谱。很多决定在别处听不到解释，因为没人会专门为“为什么边条按 120 度分布”开一场发布会。 ## 巨型总装厂房拼的是腰围，不是身高 从 High Bay 门口看过去，正在施工的 Mega Bay 只高了三四十英尺，大概九到十二米。马斯克特意点出这个视觉误差：站在地面上看，两者高度差不多，实际差别在宽度和进深。 **Mega Bay 的可用面积大约是 High Bay 的四倍。** 面积换来的东西叫工位。High Bay 里塞两三个正在装配的箭体就到头了，Mega Bay 能放至少十个工位，接近一打。马斯克的逻辑很干脆：低产率阶段 High Bay 够用，产率一上来就必须堆工位，因为一枚星舰或助推器的总装周期是被工位数量硬性限制的。 他给的工期是一个月左右完工。往后的规划更彻底：从一侧开始盖永久性厂房，逐步把现在的帐篷替换掉，High Bay 本身不会包起来，用他的话说那样太疯狂了。 这一条很能说明 SpaceX 的思路。外界看火箭公司喜欢看发动机、看试飞、看着陆成功与否，而马斯克在 2022 年花大量时间在盖厂房。因为要飞得多，就得造得快，造得快的前提是有足够多的工位同时开工。 ## 把本来就要扔掉的气体，拿来做姿态发动机 参观到一半，聊的是一件很小的事，但它把马斯克的思维方式暴露得很清楚。 星舰和助推器的贮箱用的是自增压（autogenous pressurization）：推进剂自身气化产生的热氧气和热甲烷给贮箱加压。早期设计里另有一套独立的冷气姿态控制系统，带氮气瓶，供入轨后的姿态调整和小幅轨道机动使用。 马斯克说，他在上一轮访谈里向 Tim 解释这套系统的时候，讲到一半突然停住了。 > 我当时正在跟你解释，然后心里冒出一句：等等，我们在干什么？这事根本说不通。（马斯克） 他意识到的是：飞船进入轨道后，主贮箱里的压力远高于再入所需，多余的气体无论如何都要排掉。而真空环境里姿态控制需要的冲量极小。既然气要扔，为什么不朝想要的方向扔？ **于是独立的冷气姿控系统被整个删掉，直接改用泄压气体做反作用控制和小幅 Δv 调整。** 助推器这边更顺理成章。发动机关机之后，助推器本来就要大量排气，排气的时间点又正好对上它掉头翻转的时机，两边需求天然重合。飞船这头还有一层：着陆点火用的是头部贮箱（header tanks），主贮箱只需要维持结构稳定所需的压力，再入前必须泄压，泄压这事跑不掉。 具体实现上，马斯克提到排气口本身就可以当推力器用，朝需要推力的方向开孔，没必要另造结构。将来可能会演变成阿波罗飞船那种四向喷口组。他还补了一句，着陆用的侧向推力器是另一套，只是这次没拍到。 这套改动被他称为“我们做过的最大的改进之一”。原先的热燃气推力器，他直接判定为过度设计且没有必要。 这条改进的来路本身也很说明问题。**它来自一次对外解释。**马斯克被迫把一个设计讲给外行听懂，讲到一半自己发现前提不成立。这种“讲出来才发现荒谬”的场景，在 SpaceX 内部应该反复发生。 Tim 当场追问：星舰要做对接、要做轨道机动，需要泄压的时机和需要机动的时机未必重合，气体供应能保证随时有吗？马斯克的回答是入轨后压力本来就过剩，取之不尽，用剩下的再排掉也不亏。这是少数几个“免费资源被浪费了好几年”的例子。 ## 助推器侧面的四条边条，为什么按 120 度排布 Booster 7 停在发射台上，是当时最成熟的一枚。助推器工程负责人 Joe Petrolaco 介绍，这一枚比前几枚简化了大量结构，第一次总装时暴露的冗余被砍掉，很多零件被合并，同时加了新栅格舵和侧面的边条（chines，也可译作侧鳍）。 边条的作用容易被误解成增加翼展。真正的机制是让整个圆柱段的气流被“压住”。助推器底部挂了三十多台发动机，重心极低，再入时如果没有边条，它会本能地发动机朝前掉下来。加了边条之后，底部阻力面积增加，助推器能以更大的迎角俯仰，控制权限大幅提升，这对塔架捕获所需的落点精度直接相关。 它们按大约 120 度间隔排布，而非对称的 180 度。这个选择很反直觉，因为非对称布局的横截面积反而略小。 Petrolaco 的解释是：气流沿着圆柱体绕流时会逐渐泄压逃逸，把边条放低一点、错开一点，正好接住那些原本跑掉的气流。总的横截面积小了一点，但底部的积分压力更大。**要的是整枚箭体感受到的净阻力，并非投影面积。** 边条还顺手解决了另一个问题：复合材料缠绕压力容器（COPV）有了罩子。一物两用。马斯克对此心情复杂，他担心给 COPV 找了个家之后，团队会变得不那么积极地想办法把它们彻底去掉。不过他也承认这版边条非常原始，是第一次尝试，随时间会大改，优化的方向是底部越做越宽，最后看起来会像襟翼。 ## 栅格舵留着，但可能只需要两片 既然要控制再入姿态，为什么还用猎鹰 9 上的栅格舵，而不换成更传统的稳定翼或鸭翼？马斯克说这是内部讨论频率极高的话题。 沿用栅格舵的理由是跨马赫数区间的一致性。从高超音速一路降到亚音速，飞行器要穿过好几个流态区间，栅格舵的表现比任何机翼形状都稳定得多。平板翼面在跨音速阶段压力中心会剧烈移动，作动器需要的扭矩随之暴涨。栅格舵的弦长极短，压力中心离转轴很近，需要的功率在整个马赫数区间变化不大。 换成机翼能不能更轻？马斯克认为很可能可以，但那是另一个待解的问题。他明确说现在的方案远非最优，只是能用，少一个待解决的问题。 数量上他给了更具体的判断。**四片栅格舵明显过多，两片大概就够，绝不会超过三片，第三片还可以做小。**2016 年最初那版星际运输系统（ITS）的方案就是三片。 为什么控制面可以做得这么小？因为再入时真正要对付的东西很有限：气动不对称、各种扰动、以及助推回推段的落点误差。猎鹰 9 早期试过纯弹道再入，理论上只要位置和风场预测足够准，什么都不装也能落回来。实际结果是任何微小的不对称都会让箭体转起来、开始振荡。控制面的任务是把这些扰动抵消掉，这并不需要多大升力。 另一个原因是栅格舵被反复缩小过，比最早那版轻得多。至于可收放设计，早年的想法是把栅格舵收进整流罩里躲开气流，现在的方案压根不收，省掉了整套机构。 ## 星链卫星长得像 PEZ 糖果，所以舱门可以做得很小 紧挨着 Booster 7 的是 Booster 8 的液氧贮箱段，再往后是 Ship 24 的头锥，计划与 Booster 7 搭配做首次入轨发射。马斯克说这一枚比 Ship 20 精致了不止一点。 网上最关心的是背面那个小舱门。马斯克起初不太想拍，说这玩意儿不会让人惊掉下巴。后来还是给看了。 门小是因为货小。星链 V2 卫星是扁平的矩形，薄得很，像 PEZ 糖果盒里的糖片，叠放在头锥内部的架子上。既然货是薄片，就不需要巨大的铰链舱门。 **小门带来的是结构上的连锁收益：头锥可以靠内压保持结构稳定，不需要为一个大开口做加强。**马斯克提到，未来要运大件货物时当然可以开一个大得多的门，但现在这个方案省事太多。 内部的释放机构是电动的，原理照抄工业码垛机（pallet stacker）。马斯克说自己看过那些设备的视频，基本机制是一样的。他也没回避风险：地面装载时机构处于 1G 载荷，到轨道卸载时变成 0G，卸载过程中机构可能失去预载而卡死。这种失效模式必须专门测试。 他还顺口承认了这套内部机架带来的复杂度：比一颗糖片弹出去要麻烦，但整体思路仍然是糖果盒。 ## 首飞就是真入轨，“只差一个屁的距离” 早期方案里讨论过 B4 搭配的那条路线：绕地球四分之三圈，在夏威夷附近再入，从来没打算跑完整圈。Tim 追问现在是不是改成真入轨了。 马斯克的回答是路线一直如此，下一次发射就是全轨道。四分之三圈和完整一圈之间只差每秒三十米左右的量级，用他的原话说，差的是一个屁的距离。既然差别这么小，多绕一圈毫无意义，白担一次风险。 **对首飞成功率，他给的预期相当低。**可能根本到不了轨道，问题可能出在助推器、级间分离、或者飞船发动机点不着。就算成功入轨，飞船完整再入返回的概率也不高。这正是再入点选在太平洋无人区的原因：出了问题不会伤到人。 ## 隔热瓦为什么不叠瓦 有人问，龙飞船的防热大底是带搭接和厚度渐变的瓦片，星舰为什么用带缝隙的平铺方案。 马斯克的解释是热膨胀。瓦片受热会膨胀，缝隙会自己收紧，冷态下留出的间隙正是为热态准备的。至于热流从缝隙钻进去的问题，气动加热的方向也不是垂直灌入，因为再入有迎角，大约 67 度，跟航天飞机类似，气流斜着扫过表面。他承认判断可能有错，但团队认为缝隙方向上的热流不大。 迎角本身是算出来的。**可复用防热层的核心约束是峰值热流，因为决定瓦片会不会熔化的是峰值，而瓦片一旦熔化就谈不上复用。**为了压低峰值，飞行器要在稀薄的高层大气里多待一会儿，把速度尽可能耗在那里，避免带着高速扎进稠密大气。航天飞机的整个气动外形几乎就是围绕这条约束设计的，星舰走的是同一套逻辑。 首次再入的任务就是试。如果某些位置出现预料之外的加热，飞船会直接失败。至于让 Ship 20 单独做一次亚轨道飞行的旧计划，马斯克说已经放弃了，之前那些试飞该学的都学到了，老箭体放下去只会越来越旧。 ## 推重比 1.4 到 1.5，为了省钱 三十三台猛禽同时点火，起飞推重比大约 1.4，也许 1.5。Tim 说这会是接近固体助推器的观感，一点火整枚火箭直接弹射出去，跟慢悠悠的液体火箭完全两回事。马斯克承认，看到那么大的东西加速那么快，视觉上会很违和。 接下来他讲的是钱。 **可复用飞行器需要比一次性飞行器更高的推重比，因为推重比小于 1 的阶段，推进剂完全不做有用功。**一次性火箭的成本大头是扔掉的箭体，燃料占比微不足道，所以推重比低一点无所谓。而一枚完全可复用的火箭，如果周转足够快，推进剂就是单次飞行里最大的成本项，这时候每一滴没做功的燃料都是直接亏损。 顺着这条线，马斯克给出了他真正的优化指标：每吨入轨成本（cost per ton to orbit）。这个数字没法作弊。 > 质量比和比冲都不是重点，这些东西都不重要。真正要看的是完全核算后的每吨入轨成本。任何技术的价值，只取决于它把每吨入轨成本降了多少。（马斯克） 按这个标准，推重比可能比比冲更重要，只要它能带来更低的每吨入轨成本。马斯克说他们也不总能判断对，但判断的依据始终是这个数。去月球或火星，同理，换成每吨到达月面或火星表面的成本。 ## 从 10 亿美元到 10 万美元 然后他给出了那组数字。 目前把一吨有用的东西送到火星表面，成本大约 10 亿美元。这里的“有用”口径很严格：防热大底不算，降落伞不算，着陆系统也不算，只有火星车本身算。火星车重一吨，运过去就是 10 亿美元。 要让火星上出现一座自给自足的城市，这个数字必须压到 10 万美元一吨以下。 **一万倍的差距。**马斯克说这话时强调了一句：我们没在违反任何物理定律，这事是可能做到的。星舰的全部设计目标就是这个一万倍。 听上去像营销话术，但把它拆开看就能对上前面所有的技术选择。工位数量决定产率，产率决定单枚成本。删掉独立冷气系统省下的结构和氮气瓶，最后都要摊进每吨成本。可复用要求高推重比，高推重比省燃料，省燃料降成本。所有决策都指向同一个分母。 ## 前襟翼让马斯克每次看到都心烦 飞船也要被发射塔的机械臂捕获，方案和助推器接近。麻烦之处在于：可复用防热层要包住超过 180 度的范围，捕获点不能放在迎风面，只能做成可翻出的结构，或者装在背风面某个能摆出来的部件上，用的时候伸出来，平时收进热盾后面。马斯克说真正的难点是那个热密封，机构本身还好办。 鼻锥上的襟翼不能当挂点用。 聊到前襟翼，马斯克的语气变了。他说自己真的不喜欢现在的前襟翼，每次看到都心烦，因为它们离最优差得太远。尺寸不对，位置也不对，应该更靠近背风面。这是内部争论很激烈的一个点。 接下来他抛出了一个更激进的可能：**四个前襟翼有可能被彻底删掉。**航天飞机就没有前襟翼，它主要靠双曲面控制（dihedral control）来管俯仰，一对后襟翼同时还能提供少量偏航和滚转。 为什么前襟翼的存在感这么强？因为飞行器的姿态由两个中心决定：压心和质心。把它当成一根跷跷板，空气推的是压心，重力拉的是质心。前襟翼和后襟翼都做得很大，压心可移动的范围就大，迎角的选择空间就大，对抗风切变的余量也大。但代价是质量、机构、热密封和复杂度。 他顺带提了一嘴苏联那个带折叠翼的试验飞行器，还有维珍银河的太空船二号。那些设计的共同点是模式切换：从一种构型整个翻到另一种，一次性完成，不需要动态调节。星舰要的动态精确控制，复杂度完全不在一个量级。 ## 星舰在往下掉，它并不打算飞 马斯克用一句话总结了星舰和飞机的本质区别。 > 星舰最反直觉的地方是，它根本不算在飞，它正在掉下来。飞机要产生升力、水平飞行，我们要产生阻力、尽可能地拖着往下掉。两套优化方向刚好相反。（马斯克） 这句话能解释很多看起来奇怪的设计。为什么要那么大的襟翼，为什么边条要错开 120 度，为什么再入角要卡在 67 度附近慢慢磨，为什么隔热瓦不需要叠瓦。全部指向同一个目标：在下降过程中把速度耗尽，同时把峰值热流压住。 ## 地面系统至少和火箭一样复杂 参观途中遇到了 Andy Krebs，负责高舱、厂房和地面系统这类非飞行硬件。马斯克的说法是，地面系统（stage zero）包括发射塔在内，复杂程度至少不亚于一级或二级。 这句话放在 2022 年听，份量很足。当时 Starbase 的发射塔正在成型，机械臂捕获的方案还只是纸面推演。后来的事实证明，塔和快速周转能力确实成了整个项目的瓶颈之一。 顺带一提，Ship 24 上的吊装点需要挪位置。马斯克指着上方的吊耳说，这些点的位置不对，不能让它落在贴隔热瓦的区域里。 至于 Starbase 会不会因为佛罗里达那边加速而减速，答案是否定的。永久厂房照建，帐篷照拆，两边同时推进。 ## 怎么读这类访谈 这次参观没有宣布任何里程碑。没有发射日期，没有新的试飞计划，只有一堆站在半成品下面做的技术解释。 但它给出的东西比发布会实在得多：一个明确的成本目标，一套围绕这个目标的取舍逻辑，以及几处坦率的“我们还不确定”和“这个设计不好，但我也不知道更好的长什么样”。 马斯克说前襟翼可能被删掉，说栅格舵可能只剩两片，说边条非常原始，说隔热瓦缝隙的判断可能是错的，说首飞大概率出问题。这些话在公关层面毫无价值，在工程层面全是情报。 判断一家公司是不是真的在搞硬件，看它敢不敢在镜头前说自己的设计不好。 - 看到任何新参数、新构型，先问一句：它把每吨入轨成本降了多少？降不了的技术，再炫也只是工程练习。 - 检查有没有“本来就要扔掉的资源”被浪费。星舰把泄压气体变成姿控工质，这类免费午餐在每个系统里都藏着一份。 - 把产能指标放在性能指标前面看。Mega Bay 的工位数量比发动机海平面推力更能预示明年的发射频率。 - 读到“我们还不确定”“这版很原始”这类话，标红。那是真实进度表，比任何时间节点都可靠。 - 遇到再入、着陆类方案，先分清对象在生成升力还是生成阻力。搞错这一点，后面所有设计都读不懂。 - 跟踪项目进展时，多留意厂房、工位、地面系统这些不上新闻的基础设施，它们比试飞结果更早暴露真实节奏。