说实话,星舰过去两年的进度是低于很多人预期的,整体进度让人捉急...登月登火时间点都有点难说了。
为啥呢?因为2019-2021年的进度实在太惊人。
2019年8月,星舰原型机“星虫”,就一个“不锈钢水罐” + 一台猛禽发动机(图1),完成了150米高度的起飞和降落,在当时看来是个简单粗糙的demo,
结果到了2020年12月,不到一年半时间,50米高、9米粗,形状基本定型的第二级星舰SN8(图2),就开始滑翔返回试飞了(带着3台猛禽发动机)。飞到12500米高度,从垂直转为水平,用小翼滑翔减速,快到地面时再转回垂直方向,用火箭反推减速降落。
这可是17层楼高、堪比巨型客机尺度的东西(图3,和A380的大小对比),就这么在天上转来转去...当时普遍觉得这实验得很久才能成功。
结果半年后的21年5月,第五枚试飞舰SN15就完成了垂直起飞到10km高度、再水平滑翔转垂直反推降落(图4)
3个月后的21年8月,第一枚完整的星舰就在发射架上组装好了!(图5)
这啥概念?
2年前还是“不锈钢水罐”,2年后120米高、几十台发动机、几千吨重的东西就立起来了...并且还完成了整个项目中最具挑战(之一)的星舰水平+垂直返回测试...
这是21世纪20年代美国能搞出来的效率?感觉阿波罗年代都没那么NB...(图6,感受下19-21年星舰的实验频次)
当时马斯克的说法是:把星舰立起来就是为了倒逼监管机构发飞行许可,如果飞行许可能批,在2022年内,可能就会进行10次以上飞行测试。
也就是说,在21年8月这个时间点,基于之前2年非常夸张的进展,经过2022年一年的高频次发射实验,估计就能大差不差定型了。
那么2023年开始商业货运发射,2024年开始载人实验,2025-26年实现登月,2028-30年实现登火,好像不是不可能啊[喵喵]
接下来就是为期一年多漫长的等待(有监管机构审批因素,也有SpaceX直接放弃第一代猛禽发动机跳到第二代猛禽发动机的因素)...到2023年4月才第一次实验,11月才第二次实验,虽说从不锈钢水罐到一二级成功分离、二级星舰接近入轨速度只用了4年,仍然可能是比肩阿波罗时代、远超其他航天计划的存在,但相比于2年前的预期可以说是有点“惨”了[二哈]
当然,这段时间里SpaceX也没闲着,除了看得见的两次全箭试射外,一些核心能力也有了很大进展。
比如猛禽发动机推力从第一代的180吨提升到第二代的230吨,再到2023年5月第三代的269吨,整个过程也就用了2年。这提升速度和提升幅度也实在是匪夷所思...
如图7,raptor猛禽发动机和其他主流大型液态发动机的对比图,图中还是第一代的数据...猛禽发动机用1.3米直径、1.6吨的重量,实现了3.7米直径、9吨重量的阿波罗F1发动机3成多的推力,200多吨推力也是如今全球推力最大发动机的前几名,大量效率类指标断崖式领先,从而能在9米直径的星舰助推器里塞下33个发动机,实现7000多吨总推力(第三代接近9000吨,未来可能迈向万吨级)。
而且,猛禽发动机已经实现(注意是已经,不是“将”)了流水线每天生产一台的能力(按马斯克的说法是“降低了生产速度以等待火箭发射”),也就是每个月能搓出一枚星舰——这还只是在试验阶段就已达到的产能,SpaceX更大规模的火箭和发动机工厂都还在建设当中。
目前,位于佛罗里达的第二发射塔已基本竣工(图8),未来就是德州+佛州双流水线生产+双发射塔发射。图9是佛罗里达的第二生产基地规划图,图10是已经建成的星链卫星新生产工厂。
重要的是,在这段时间内,SpaceX的火箭发射和星链业务,在商业上已基本宣告成功,2023年SpaceX的利润已转正,星链业务的现金流已转正,这为星舰项目后续的商业化驱动提供了可能。
哪怕星舰在几年内都难以实现完全可回收,就靠一次性(或者半一次性、只回收一级),就能比当前的猎鹰火箭具备更大规模、更大效费比的星链卫星投送任务。一次投送上百颗每颗一吨多的二代星链卫星,而不是像猎鹰9那样每次只能发20来颗二代mini。
接下来就看FAA的审批速度能否跟上星舰的快速实验速度,以及星舰需要花多长时间才能像猎鹰9那样实现连续上百次成功回收,以及每年100发的高密度发射。
这样就能将人类每年投送入轨的质量从目前的1000多吨(SpaceX占80%),提升到几万吨(个人估计可能需要5-8年时间)。
再接下来,才是看星舰能否实现其理论上具备的,比猎鹰9强得多的可复用能力和发射频率,这样才能实现马斯克大饼中的每年数百万吨投送入轨能力。
