写在星舰第五次试射前。
地球是人类的摇篮，但人类不能总呆在摇篮里。——— 康斯坦丁・齐奥尔科夫斯基
格林尼治时间2024年3月14日13时25分，美国太空探索技术公司的重型火箭“星舰”发射升空，这次发射将星舰上面级送上234km的高空，由此成为迄今为止人类送上太空的最大的航天器。（星舰上面级重达1350吨，国际空间站为450吨）
除此之外，星舰的第三次轨道飞行试验包括有效载荷舱门的开启和关闭试验、内部燃料在轨转移技术演示（燃料在S28头部贮箱与主贮箱间转移）和发动机在轨重启尝试。虽然S28再入大气层之后失联，但星舰三飞足以载入史册，SpaceX和埃隆马斯克将是航天史上永远绕不开的名字。
说句题外话，在我成为数码爱好者的十年前，我就是航天爱好者了。不过那个时候我刚上小学，对于宇宙和太空船的认识仅仅通过爸妈买的科普书籍：《宇宙的奥秘》、官方出版的《航天传奇》和《中国探月》……哪个男孩子还没做过当航天员的梦呢？
我要当太空人爷爷奶奶可高兴了doge
不过随着自己上初中开始接触到军事论坛，自己的兴趣逐渐转移到军事，航天领域就不怎么关注了。高中开始迷上了海洋，大学学了工程物理。总之和火箭啊、太空啊是渐行渐远。某种程度上说我得感谢近几年的航天发射，让我重燃了对航天事业的激情，又开始买一些书，关注一些博主了。
一 星舰之源——星虫
“星舰的第一代原型机为星虫（Starhopper）。”——卫星百科
有关星虫的资料比较少，百度百科甚至没有专门的词条，卫星百科也只有一句话。
B站账号“我们的天空”在2019年发布了一段星虫试射的视频，算是让我知道星虫大概长什么样子了。这玩意真的很像水罐或者高压锅啊，怪不得当时知乎把试验叫水塔跳，的确很贴切。（我觉得很像跳蚤）
星虫搭载了一台“raptor”（猛禽）液氧甲烷全流量分级燃烧循环发动机。这种发动机设计十分复杂，技术难度极高，但拥有很高的效率，可靠性，复用性能。星舰上面级starship有6个猛禽发动机，重型助推器更是搭载了多达33个！
这是该原型机的最后一次飞行，在这之后starhopper不再进行跳跃而变为猛禽发动机的垂直试车台。另外两架更大的验证机mk1和mk2将接过接力棒，在一两个月内投入使用。
不得不说星虫到星舰，中间隔了114514代罢（悲）实在是想不到，这样的小玩意居然能发展成四十层楼的大家伙！
二 星舰之心——“猛禽”发动机
猛禽发动机不是F-22猛禽战斗机的发动机，而是SpaceX研制的一款液氧甲烷火箭发动机。二者差了十万八千里，千万不能搞混淆。战斗机的发动机是燃气轮机，使用航空煤油，从大气中吸收空气，然后混合燃烧；而星舰的发动机采用液氧甲烷作为能源，不需要从大气中吸收空气。
猛禽发动机采用液氧甲烷推进剂，海平面推力约230吨，33台猛禽的总推力可达7600吨！
“猛禽发动机采用全流量分级燃烧循环技术（Full flow staged combustion，FFSCC）。这种设计的涡轮工作温度比分级燃烧循环更低，因而发动机的寿命得到延长，效率也更高。而截至目前，真正把这种循环的发动机送上天的只有SpaceX！”——卫星百科
全流量分级燃烧循环技术是分级燃烧循环的一种衍生版本，那什么是分级燃烧循环？
关于液体火箭发动机的循环，实在是太过高深，加之作者才疏学浅，就不赘述了。仅仅谈谈个人的一点浅薄认知：
分级燃烧，顾名思义燃烧的次数肯定不止一次。通过预燃产生高温高压的燃气，推动涡轮和泵。然后预燃产生的燃气和燃料一起进入主燃烧室，对外做功。很明显，预燃和主燃烧室内燃烧产生的燃气都通过主燃烧室排出了，基本上没有额外损失，提高了火箭的效率。但涡轮工作环境恶劣，对材料学提出了更高的要求。
详细的内容大家可以查阅卫星百科液体火箭发动机循环词条，非常的详细。
三 星舰之血——为什么是甲烷？
如果说发动机是火箭的心脏，那么推进剂就是心脏泵出的血液。
简单介绍一下火箭发动机的种类，按照燃料的形态可大致分为固体火箭发动机和液体火箭发动机两类。目前各国的主力运载火箭大多为液体发动机（液发）
液发使用的燃料种类也很多，有四氧化二氮+偏二甲肼的毒发方案，比如发射神舟飞船的长征2F；有采用液氧煤油方案的，例如长征5号的助推器和土星5号的一级（没错，他们用煤油把人送到月亮上去）；还有液氧液氢方案的，例如delta4重型火箭的通用芯级；当然还有近几年大火的液氧甲烷方案，比如星舰。
为什么是甲烷？而不用煤油或者液氢呢？网上的回答大多寥寥数语，无外乎甲烷成本更低，甲烷比冲更大云云。
P.S.比冲是单位质量推进剂产生的冲量，也可以写为单位时间内消耗单位推进剂所产生的推力。换句话说你吃了一碗饭、汤、面或者别的什么东西，抗饿效果是不一样的。
但通过查阅《飞天——运载火箭与航天未来》可知，甲烷的单价大约是煤油的一半（5000元一吨对1万元一吨）。而星舰上面级+助推器一共需要加注4600吨推进剂，包括78%的液氧和22%的甲烷，也就是1012吨甲烷。按照每吨5000元计算，燃料的成本大概500万元人民币；如果采用煤油，成本翻倍达到1000万元……但是，对于如此庞大的星舰而言，500万元的燃料真的能占据其成本的大头吗？
所以星舰使用甲烷作为燃料，不完全是因为成本的考量。
甲烷相比较煤油，除了比冲更大，还有以下优势：
1 甲烷分子中仅含有一个碳原子，燃烧更充分，不容易积碳、结焦，有利于发动机重复使用
2 甲烷热分解的问题不严重（废话，都CH₄，还能分解出啥）
3 点火能量更低，甲烷的点火能量仅为煤油的十分之一，电火花即可点燃。煤油发动机需要用点火栓与煤油发生化学反应自燃来点火。
4 增压传输系统难度更小，因为甲烷本身就是气体，不需要像煤油那样有一个液体→气体的过程。
当然，甲烷也有许多固有缺点：
1 甲烷密度低，要想装足够质量，需要更大尺寸的燃料箱
2 液态甲烷温度为-161℃，储存难度大
3 甲烷蒸汽压较大，燃料箱增压压力要求更高。
当然，没有完美的燃料，有的是经过权衡取舍之后的相对较好的方案。星舰采用甲烷不仅仅是因为低成本，马斯克更看重的是甲烷发动机可回收性和较大的比冲。
四 这就是星舰&第三次飞行
通过照片可以看到，星舰上下分为黑色和银色两部分，这与传统的运载火箭大相径庭。
芯一级为不锈钢材质的超重助推器 super heavy booster，编号为B x。搭载有33台猛禽发动机，一次最多可加注3400吨推进剂。super heavy直径9米，高71米，是当之无愧的巨无霸！（我国最大运载火箭长征5号的芯级直径和高度分别为5米和56.97米）
芯二级为星舰starship（与整个火箭系统同名），编号为S x，是一艘可回收的大型飞船。高50米，搭载有6台猛禽发动机，一次可加注1200吨推进剂。
星舰第三次发射就是S28+B10的组合，在可回收复用的情况下，星舰的近地轨道运载量可达150吨，而在不回收使用的情况下，更是高达250吨。而此前人类最大的运载火箭“土星5号”的近地轨道运载力为118吨。
不得不说，马斯克的方案足够大胆，整个二级就是一个完整的飞船，与传统的火箭在整流罩内搭载飞船的方案截然不同。不过这么大的飞船要再入大气层，并在检修后重复使用，这对安全性提出了极高的要求。巨大的表面积，防热措施不能出丝毫的差错。
否则就会像哥伦比亚号航天飞机，因为防热瓦脱落导致机毁人亡。但SpaceX站在NASA的肩膀上，将NASA的技术商业化，有航天飞机计划积累的经验，我相信starship可以解决散热防热方面的问题。
就算星舰不搞登月或者登火，这么大的运力也有很大的用处啊。比如说一次性发射n颗卫星，比如说组建太空港等等，可以说未来可期。
第三次试飞虽然没有完成预定的目标，但是仍旧取得了很优秀的成绩：
B10助推器工作一切正常，一二级热分离正常，S28星舰工作正常，顺利进入234km高的试验轨道，并进行有效载荷舱门的开启和关闭试验。
而原定的B10回收因未按预定计划点火而失败，S28再入大气层之后二次点火也因滚转过大而取消，随后失联。
星舰三飞相比较前两次可谓突飞猛进：一飞在起飞后不到4分钟触发自毁，二飞发动机顺利工作，但是二级在148km失联。
这一次不仅送上了预定高度，super heavy助推器也没有触发自毁。要知道三飞和二飞中间只间隔了不到四个月！
有理由相信星舰将在未来几年内取得圆满成功。
五 星辰大海
马斯克宣称要用星舰把人送上火星，以前我觉得他痴人说梦，现在我是将信将疑。因为把人送到几千万公里之外，不是有重型火箭就行了。还需要准备路上八个月时间里的生命维持系统，以及其他的配套设备。但万里长征第一步，如果没有星舰这样的重型火箭，人类将永远去不了火星。人类现在已经修好了港口，就等着船靠岸了。
星舰发射之后，网上有两种声音：一种是感到激动，再极端一点甚至说马斯克是人类之光；而另一种则是唱衰，说发射还没成功，沸腾个毛线；说SpaceX是站在NASA肩膀上啦；人家与美军有合作，人家再好也是打你的。
教员说过，战略上藐视敌人，战术上重视敌人。如果我们一味的看轻对手，又怎么能取得进步呢？要知道在几十年前，阿波罗13号遭遇危险的时候，苏联都要求做好营救美国航天员的准备；和平号空间站再入坠毁之际，NASA也派了工程师去帮助俄罗斯，确保坠入无人海域。
我觉得我们应该更加自信，对于这样一位可敬的对手取得的巨大成就，大可不必阿Q心态，毕竟说几句祝福语也不会损失什么。
更何况这份成绩，不仅仅属于马斯克个人的，更是属于全人类的。更何况军用产品转化成民用品的外溢效应很明显。
美国海军的子午仪计划，发展到最后成了GPS，再然后我们搞出了自己的北斗导航，方便的是大家的生活。
宇宙飞船着陆时的缓冲气垫，后来也运用到运动鞋当中，让大家体验了一把航天员的缓震。
还有用于弹道计算的计算机，现在都渗透到生活的每一个角落。面对一项可能改变生活的新事物出现，我们应该感到高兴才对。
我们不仅需要赛博朋克，我们还需要星辰大海！
我们把太空检查了个遍，上面没有上帝和天使！—— 尤里・加加林
我们选择登陆月球，并非因为它轻而易举，而是因为它困难重重！—— 约翰・肯尼迪
这是我个人的一小步，却是人类的一大步！
—— 尼尔・阿姆斯特朗
一个梦想实现了，必须有下一个。就像人在太空，身体会失重回到地面，如果没有梦想灵魂就会“失重”—— 景海鹏
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