“星舰”之所以采用33台并联发动机,是因为如今电子技术和控制系统已经与苏联时代截然不同了。马斯克宣称,“星舰”基于SpaceX公司强大的系统数控系统,在N1那个年代,还没有这么先进的智能。据称,“星舰”采用了大量传感器,可以随时监测发动机的情况,一旦发现异常就能立即动态调整。同时它采用了大冗余设计,即便有多台发动机失效,也能保证火箭有足够推力完成任务。另外,SpaceX公司通过大量的火箭回收,对于控制火箭的空中姿态积累了丰富经验。
“星舰”第一级安装了33台发动机
猎鹰重型火箭也采用了27台发动机并联的方式
就“星舰”首飞的实际表现来看,SpaceX公司的这些技术并非空谈。从直播画面可以看到,没有正常工作的多台发动机基本集中在火箭的一侧,理论上非常容易导致火箭失去平衡。但“星舰”并没有像苏联N-1重型火箭设想的那样,通过关闭对称发动机来解决平衡问题,而是通过协同调整每台发动机的推力,仍在相当长时间内保持了火箭的正常飞行姿态。
不得不说,SpaceX公司在这一领域的确非常厉害。
最多的时候能看到6台发动机“罢工”,其中外圈5台都集中在同一侧
但累计多达6台发动机没有能正常工作,也证明“星舰”仍没有解决火箭并联发动机数量太多带来的可靠性问题。事实上,除了可靠性外,火箭发动机的并联数增加,还会带来振动、结构、散热等一系列麻烦。
那么为什么“星舰”要采用如此极端的设计呢?这又不得不提到它采用的“猛禽”液氧甲烷发动机。对于主打“完全可回收”和“低发射成本”的SpaceX公司来说,液氧甲烷发动机不但燃料成本低、相对容易获取,而且完全没有积碳结焦,维护很方便,是可回收火箭的理想动力。但问题在于,即便是第二代“猛禽”液氧甲烷发动机的最大推力也不过230吨左右,用于推动“星舰”这样的“人类最大运载火箭”实在力不从心。因此在压缩发射成本的前提下,想要依靠液氧甲烷发动机作为动力,就必须采用大量发动机并联的设计思路,但由此必然会产生一系列复杂的技术难题。
从这个角度看,与其说“星舰”性能如何先进,不如说它是在“极力控制成本”的总体思路下,根据现有技术选择出的最佳组合。“星舰”后续想要通过改进设计来彻底解决由此带来的问题,恐怕得进行更多次的试验。老司机认为,“星舰”的设计思路未必走不通,但未来大概率将面临更多的挫折——不过对于不断通过试错换取快速进步的SpaceX公司来说,这也算不上惊世骇俗。