不可否认，“星舰”确有过人之处！但运力方面却有夸大嫌疑

SpaceX公司最近又整出大新闻了：LEO运力高达250吨、发射重量近5000吨，推力起飞推力达7590吨的星舰即将首飞！这三个指标均堪称史无前例，不可否认，星舰在某些方面确实非常厉害，但把它说成改变人类文明进程就太夸张了。

一方面，可重复使用火箭在降低进入太空成本方面确实值得我国借鉴，但另一方面我们也要看到，马斯克和Space X公司在宣传方面确实有夸大前科。当年猎鹰9号运载火箭号称LEO运力22.8吨。可实际呢？最多也只打过15.6吨LEO载荷，而且还是一次性使用。以这数据计算，猎鹰9号运载火箭的实际运力只能达到宣称运力的68%左右。

当然，本着“估算别人从宽”的原则，我们仍然把马斯克宣称的指标参数当真的来分析。

根据马斯克的说法，星舰的一次性使用的最大运力可达250吨，运力系数5%左右。然而，即便这些数据没有夸大成分，这些参数也只能停留在理论上，或者说它的实现条件是有巨大代价的。千万不要以为运载火箭就只有运力这一项指标，否则那就太外行了。

为了尽可能提升运力系数，Space X星舰采用了2个极端设计，却带来巨大缺陷。

一是极大的长径比，导致二级与载荷舱难以采用柔性连接。

星舰的长径比高达13.33（120/9），非常夸张。这么做的好处是单位重量对应的迎风面积可大幅度降低，可降低单位重量飞行阻力，有助于提升运力系数。然而过大的长径比也带来舰体挠度过大的问题。这会导致采用柔性连接代价太大，并不划算。Space X的解决之道非常简单，但代价也很大，那就是二级与载荷直接采用刚性连接。

星舰采用如此夸张的长径比也导致它进一步改进的潜力基本没有，比如要变成3级火箭，继续加长代价太大，难以做到。

二是二级与载荷直接刚性连接，又带来应用限制缺陷。

前面提到，星舰的LEO运力系数高达5%以上，堪称史无前例。

然而，Space X星舰达到这个指标是有巨大代价的。而这个代价就是它的载荷舱和二级必须设计为刚性连接的。结果这一设计直接导致星舰一开始就因为无法分级而没有载荷投掷能力，难怪马斯克天天提殖民火星，而更为现实的事他却绝口不谈，比如发射大型商业空间站。

实际上Space X根本就没打算参与建设空间站，或者即便有参与的想法也是难以胜任的。假如真的用星舰二级做空间站，首先50米高度的箭体底部就废了，因为这个位置需要安装发动机，无法直接设计成对接口，而它的侧边4个方向（象限）同样做不了对接口，整个火箭最多就只能做一个对接口。只有一个对接口的空间站功能受限很严重，没有哪个国家会浪费天量资金去造一个这样的空间站核心舱。

实际上，真正的火箭级间连接都是柔性连接的，刚性连接技术难度更低，但应用范围受限，并不是正确的技术方向。

柔性连接就容易导致强度不够的问题，所以真正受到压力的时候，级间很容易出问题，所以火箭飞行控制研究的关键点是多阶倒立摆。重型运载火箭这部分技术难度是很大的。星舰采用刚性连接设计，直接避开了这个难题，因此星舰只需要处理最大2阶倒立摆即可。而NASA的SLS目前是2级火箭实际要处理3阶倒立摆，如果今后还有采用3级的设计，则需要解决4阶倒立摆难题。我国的长征九号运载火箭是三级火箭，则需要解决4阶倒立摆难题，难度增加的可不是一点半点的。

星舰第二级和载荷舱整合在一起（刚性连接）的最大好处是箭体结构设计可大幅度简化并降低结构重量，既降低了研制难度，又降低了制造成本，还提高了运力系数。否则一款采用不锈钢材料制造桶体的火箭，在发动机技术没有质的提升的前提下，运力系数无论如何也做不到5%，即便是全流量氢氧火箭发动机也做不到。

当然，凭借性能强劲的一级，Space X完全可以在后期适当牺牲运力再开发一款带柔性分离机构的“二级”来替代现有采用刚性连接的二级。

Space X公司的可重复使用火箭路线确实可以给各航天大国提供良好借鉴，但它仍然达不到质变级别。

很多网友都以为我国正在研制的新版长征九号运载火箭直接抄袭星舰，实际上是外行说法，最多只能算借鉴了它的低成本设计思路。

长征九号只是在旧版长征九号的基础上，借鉴星舰的低成本设计思路，将一次性使用变成可重复使用。

稍微观察下就知道，长征九号运载火箭为了照顾面向深空的第三级，一级、二级装的燃料比星舰少得多。如果长征九号真要抄星舰设计，那么它的一级和二级要加长不少，高度要达到140米以上！

这也是为啥很多人会算出我国长征五号运力系数低，而猎鹰9号运载系数却超高的主要原因。实际上长征五号运载火箭LEO运载系数低是因为第二级的部分体积和载荷让出来给货物了，这也降低了燃料携带量，导致运力相比刚性连接的火箭下降很多，好处是更加灵活，执行各种航天发射任务时不会有任何技术限制。两级半版长征五号运载火箭的载荷空间比猎鹰9大，猎鹰9号那个LEO发射质量15.6吨，除了他自家的刀片卫星，谁家的卫星能密度做到那么大？重型猎鹰也存在这个问题，它的载荷舱，一直就只是6吨级卫星的标准设计。除了装砖头，那个货舱根本放不了60吨以上的空间载荷。正常的空间载荷，60吨就需要星舰那么大的载荷空间（800-1000立方米）。

长征五号构型设计比较特殊，它被设计成一级半打LEO轨道，二级半打GTO轨道。然而，长五的二级半构型能打GTO轨道，其实也能打LEO轨道，如果用来打LEO轨道，那么载荷至少达到32吨，运载系数都超过3.8%了。如果再给发动机减重，把推重比从64左右提升到民营企业天兵科技公司TH-12火箭发动机的水平（约130），单台减重可达1吨左右，9台减重就达到9吨，如果再把附带减重算进来，经过全面大改的长征五号的减重幅度可超过10吨，LEO运力将达到41吨以上，运力系数做到5%也不是没可能。如果再效仿星舰采用超大长径比设计和二级、载荷舱刚性连接设计，那么长征五号运载火箭的LEO运力系数突破6%也是有可能的，但弊端同样明显，就是会导致长征五号运载火箭应用范围受到极大限制，连空间站核心舱都无法发射。

如此看来，星舰的载荷舱其实根本就装不下250吨载荷，除非大改，而大改又会导致它运力理论值大幅度下降。

据了解，NASA那款SLS Block2的LEO运力是130吨，整流罩容积是1800立方米，星舰的封闭式载荷舱容积是1000立方米左右。即便未来空叉能解决蚌式开舱的问题，有效容积也就700立方米左右，和真正舱门尺寸有关。而我国长征九号的有效货物融资不会比SLS Block2小。未来空间大型载荷，密度都很小的，都是体积大。星舰那个货舱装液体，100～150吨甲烷和液氧，也就占它9米直径18米高的货舱柱段的2～3米高。但是需要蚌式货舱运输的卫星或者空间站模块，即便体积达到700立方米，自重也就50吨左右，除非加满几十吨的燃料。

正因为星舰真实性能确实不咋地，当年竞标时NASA也没太当回事，而最终HLS中标实际上并不是因为Space X的方案真的好，而是预算问题。如果不是国会砍预算，导致其余两家出局，Space X的方案又怎么会自动中标呢？如今，NASA的HLS又在推进新的方案，可见Space X原来中标方案是真的废。

综上所述，不可否认，作为一个航天企业，Space X还是很了不起的，但是拿它和一个国家的航天研发去比，实力还是太弱了，连3阶倒立摆难题都没攻克，就别指望它能和国家队比了。从技术角度看，星舰只是大和重，看起来很唬人，但技术难度并不比我国的长征五号更大。本质上星舰相比其他火箭从原理、结构、发动机构成来看它仍然只能算量变级别，谈不上质变级别。因此，虽然星舰对于Space X自己而言是伟大的产品，但对于一个国家或者人类航天而言，它只是混乱而已，反而干扰了正确的技术方向。