全球关注的“星舰（Starship）”在上月20日进行了首飞，在升空2分30多秒后姿态显现失稳，发射失败。《中国航天报》关注“星舰”首飞，称“航天创新从来不易”。“星舰”是人类研制时间最短、资金耗量最大、科技含量最高、体积最大、动力最强，堪称集无数“之最”于一身的火箭。
“星舰”的目标是研发超低太空运输成本，使宇宙殖民成为可能，最终实现人类移民火星。终极目标成本可能是每次200万美元，可将100人送上太空。这相当于每人花2万美元就可上太空，亲民价格将空前。之前的“猎鹰重型”被选为2018年度科技类十大流行语之一，火箭在多方面已经获得了巨大成功。
“星舰”的快速、重复使用、每舰次低成本等方面的设想意义重大。使用“星舰”在地球上进行点对点运输也是可能的，速度高达每小时2.7万公里，从纽约到上海只需39分钟。最终版“星舰”是完全可复用，发射成本可直线摊降。
“星舰”首飞，验证了设计方案和技术路线可行
“星舰”能够成功起飞，证明这条路可以走通，这是一次“伟大”的尝试。首飞证明了大量发动机并联的设计方案、两级超重型运载火箭的设计方案和技术路线是可行的，这是最大的成果。再加上两级完全重复使用，地球人看到了超低人均成本、单次超大运载这条路的前途是光明的。
超重和超强是“星舰”设计的两大特点。“星舰”重约6700吨，堪称“超重”。“星舰”近地轨道运载能力约550吨，是“土星五号”火箭近地轨道运载能力的约4.6倍，是“能源号”火箭近地轨道运载能力的约5.2倍，是我国“长征五号”火箭近地轨道运载能力的22.0倍，堪称“超强”。
具体结构上，“星舰”是一个两级火箭，下面的一级称为Booster，编号B7；上面的二级叫作Starship，编号S24。一级、二级垂直组装以后，高度达到120米。一级B7、二级S24均可重复使用。
一级B7，安装有33台猛禽2代火箭发动机。内圈布3台，中圈布10台，外圈布20台。中圈可十字摆动，摇摆幅度±15°；外圈固定不摆动。一级B7，高度50m，总重约1200吨，结构干重约125吨，可实施在轨加注。每台发动机能产生230吨的推力，33台发动机一起点火的时候，会产生7600吨的推力。
二级S24，安装有6台发动机。其中外圈3台为真空型猛禽（Vacuum Raptor）2代发动机，采用固定喷管设计，尾喷口直径2.4m，最大真空推力350吨，比冲382s；内圈3台为海平面型（Sea-level Raptor），采用摆动式(Gimbaling)喷管设计，尾喷口直径1.3m，最大推力220吨，比冲330s左右。真空型的发动机在外表上很突出的特点，就是尾喷管特别长。这是因为外界环境为真空，通过加长喷管，让火箭喷出的燃气充分膨胀，这样可以产生更多的推力。真空型发动机一般都在高空点燃，使用环境是大气层上部到地球轨道。
“星舰”（S24/B7）使用低温液氧和甲烷作为推进剂。B7加注3400吨，S24加注1200吨，共4600吨的推进剂短时间燃烧喷出，提供澎湃推动力。
“星舰”顺利起飞，离开发射台，它的结构方案、设计思路是可行的。“星舰”的点火升空是成功的，飞行近3分钟后成为“烟花”，在测控大厅的研发人员都一片欢呼鼓掌释放压力，现场和屏幕前的观众当时在欢呼雀跃。发射失败，马斯克依然发推特（Twitter）,对此次发射表示祝贺，对未来成功的显见信心更足了。
欲速则不达，首飞“星舰”成为最昂贵的烟花
“星舰”没能飞得更高，证明了可靠性达不到要求，这是一次“激进”的尝试。首飞“星舰”奉献了一次耗资高达30亿美元的“烟花”，必将成为前车之鉴。
太空探索是高风险事业,航天是一项“10000-1=0”的事业，是航天事业的真实写照。马斯克追求的是，初始阶段批量发射，快速改进。“星舰”发射前，马斯克说首飞成功率“只有50%”，这是“钢铁侠”（Iron Man）在可靠性方面的一次“豪赌”，“激进”只能导致欲速不达。
“星舰”首飞前暴露了不少问题，例如检查出压力阀出现问题，发射在得克萨斯州南部发射场暂停，计划推迟了三天；“星舰”在发射前40秒，推进剂贮箱发现增压问题，流程暂停，进行了紧急排故检查。“星舰”明显带着故障和人的忐忑，点火升空。
起飞后，“星舰”的推进级动力系统的异常现象出现较多，多台猛禽2发动机相继出现故障，可能是导致首飞失利的直接原因。起飞后，B7级的33台发动机中，根据具有明暗点分布的探测图像，就发现有3台未工作。在上升过程中，发动机喷流多次出现爆燃情况，更多发动机工作异常。由飞行影像可见，发动机后来出现6台发动机工作故障，同时伴随呈脉冲状态的异常喷流现象，持续至69s。整体速度、高度均远远低于公布的理论情况，飞行至169s时没有按照既定程序实现级间分离。本次“星舰”飞行，达到的最大速度约为599m/s（148s），最大高度约为39km（200s），飞行约239s后高度跌落至29km附近，箭体爆炸解体。
按照航天经验，发现了多个问题，隐患需要完全排除，才能发射。“星舰”排故障的时间太短，马斯克的侥幸心理占了上风。当然，排除故障也是十分不容易的工作，需花费大量的时间和成本，例如将低温燃料从火箭贮箱回注到地面贮箱等。但是，用掷硬币的概率来做事，一次就损失30亿美元，正应了中国那句古话，“欲速则不达”。违反规律一定会受到惩罚，现实给美国人上了一课。
创新离不开对科研失败的容忍
“星舰”首飞虽然失败成为前车之鉴，更重要的关键是迈向成功的方向正确，锻炼了“万人磨一箭”的人才队伍，有硬件、软件人才，具有合理梯队的人才队伍，这才是我们跟上，赶上，超越对手的难点所在。
马斯克的创新，常常表现在思考人类面临的真正的、重大的、有前景的问题，并付诸行动。他看好互联网、可持续能源和空间探索三个方向，认为它们会影响人类的未来，创办了全球国际贸易支付平台（PayPal）、特斯拉汽车（Tesla Motors）和SpaceX，网友称这三家公司是“重磅炸弹”。
马斯克的创新，关键是善于从根上找到问题的症结。“第一性原理（First principle）”被马斯克用得淋漓尽致，能把猎鹰火箭发射成本降低到原先的几十分之一，甚至百分之一。要将事情缩减至其根本、实质，必须能够把那些问题“煮沸蒸干”，才能剩下最基本的东西。
马斯克的创新，离不开资本真正重视创新和实体的美国大环境。他的实际行动和表现得到了大量资本的信任。SpaceX抗拒“地心引力”之事做得越来越大，资本也持续且长久地支持马斯克“任性妄为”。SpaceX公司，在航天火箭发射领域，一枝独秀，不断成长。
马斯克的创新，也靠迭代速度快。快速试错，快速改进，快速迭代，使可重复使用理念深入人心。猎鹰火箭一年的发射次数，大于中国的发射次数，大于俄罗斯的发射次数，大于SpaceX公司之外的美国发射次数，这是近几年经常发生的。有时甚至感到，一种新型猎鹰火箭连续几次爆炸，都已经不是什么新闻了。
马斯克的创新，离不开对科研失败的容忍。快速试错，必然伴随着失败的发生，关键是决策人允许，资本允许。创新，需要从前一次的成功或失败中找到真正的问题和改进方向。在航天领域，试错是不可避免的。但是，每次成功或失败都是一次宝贵的经验，认真分析结果并找到成功或失败的原因，才能使取得胜利的信心不断增强。
马斯克的创新，离不开文化和商业宣传。说马斯克是世界级网红，应该没人反对。打开“渡娘”搜“马斯克”，成千上万条报道、视频应有尽有。他和家人在一起的画面令人感受到“钢铁侠”的温柔和家庭的温馨；他的科幻电影往往超乎想象力，将科幻和现实不断融合，使人觉得他的失败是巨大成功路上的沧海一粟。
“星舰”首飞虽败犹荣。马斯克试图用一个民间商业逻辑、新航天发展模式，完成一个可持续性多目标任务——高效、低成本、可回收、有盈利性地完成航天任务，甚至把人类送上火星，我们正拭目以待。
（作者系中国航天科技集团有限公司第十一研究院研究员）
