人類最大火箭更新：推力超1萬噸，堪比055直接上天

就在馬斯克跟隨美國(guó)代表團(tuán)來到中國(guó)的時(shí)候，SpaceX發(fā)布了星艦4.0版的詳細(xì)說明。V4比正在準(zhǔn)備試飛的V3大得多，將是人類歷史上第一種起飛推力超過一萬噸的火箭，低軌道運(yùn)載能力將超過200噸，是有史以來運(yùn)力最強(qiáng)的火箭。

馬斯克第一次公開提到V4是在2025年8月26日。他在X上表示，星艦V4將采用42臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)樵黾恿巳_(tái)，火箭長(zhǎng)度會(huì)更大，2027年首飛。此后他又多次補(bǔ)充V4的推力、高度、發(fā)動(dòng)機(jī)配置等信息。

按照馬斯克的說法，V4將顯著拉長(zhǎng)，比V3長(zhǎng)10%到20%。全棧高度可能達(dá)到約142米，甚至接近150米。一級(jí)的超重型助推器仍搭載33臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)，上面級(jí)的星艦增加3臺(tái)真空猛禽，總共9臺(tái)。

起飛推力目標(biāo)大約一萬噸，是土星五號(hào)的3倍，接近于一艘055萬噸大驅(qū)在天上飛。為此單臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)推力目標(biāo)提升至300噸。

V4載人版本的加壓空間容積將超過1000立方米，比整個(gè)國(guó)際空間站的體積還大約10%。

推進(jìn)劑儲(chǔ)箱明顯加長(zhǎng)，助推器和星艦都是如此。整體外形保持9米直徑，但變得更加修長(zhǎng)高大。材質(zhì)繼續(xù)采用不銹鋼，翼面設(shè)置不做改動(dòng)。

SpaceX眼下最緊迫的任務(wù)是解決載人月球著陸器的研制。那么這種萬噸推力的V4火箭，對(duì)載人登月到底有什么價(jià)值？

先說好處。更長(zhǎng)的艦身和更大的推進(jìn)劑容量，使著陸器能攜帶更多貨物、更多燃料或更多乘員到月球表面。這對(duì)建立可持續(xù)月球基地非常關(guān)鍵，遠(yuǎn)超NASA當(dāng)前的最低要求。9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供更強(qiáng)推力，在月球著陸或起飛時(shí)有更大性能余量，能更從容地應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形，攜帶更重載荷。

月球著陸器版本的修改內(nèi)容包括取消熱防護(hù)盾和襟翼，配備著陸推進(jìn)器、電梯、專用乘員艙等。這些改動(dòng)在V4和V3之間沒有本質(zhì)差異，V4的更大尺寸反而提供了更多改裝空間。

但V4也帶來一大堆新問題。

最大的麻煩是，V4還沒飛，月球著陸器卻等著用。阿爾忒彌斯計(jì)劃的時(shí)間表已經(jīng)夠緊張了，如果著陸器要在V4基礎(chǔ)上研制，等于推倒重來。動(dòng)力系統(tǒng)一改，總體設(shè)計(jì)就得做顛覆性修改。馬斯克雖然習(xí)慣了迭代式開發(fā)、推翻重來，但登月不是發(fā)射衛(wèi)星，容不得反復(fù)試錯(cuò)。2028年登月的里程碑本來就岌岌可危，換V4大概率又要推遲。

更深層的矛盾在于不銹鋼材質(zhì)本身。星艦以不銹鋼火箭聞名，擁躉們問起質(zhì)疑時(shí)，馬斯克在社交媒體上親自肯定了這種選擇。后續(xù)飛行證明，不銹鋼在天地往返的可重復(fù)飛行器上確實(shí)有優(yōu)勢(shì)，耐熱性更好，起飛和再入階段都扛住了。

但問題是，到了地球軌道之外，不銹鋼的優(yōu)勢(shì)就不存在了。宇宙里沒有大氣，月球軌道上沒有大氣，月球自身也沒有大氣層。沒有氣動(dòng)加熱，為什么還要扛著不銹鋼這個(gè)累贅？

不銹鋼密度是鋁的2.94倍，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度基本相當(dāng)。馬斯克需要把這個(gè)巨大沉重的不銹鋼制品送到月球軌道，用噴氣推力減速，降落在月球上，然后再起飛返回。這是給自己出了一道地獄難度的題。

SpaceX的另一個(gè)老大難問題是軌道燃料補(bǔ)加。星艦著陸器需要先在地球軌道加注燃料才能奔月，但軌道補(bǔ)加試驗(yàn)一再推遲。馬斯克曾說V4每次可以運(yùn)送超過200噸推進(jìn)劑到軌道上，五六次飛行就能把一艘著陸器的燃料補(bǔ)充完畢。他還說了一句讓人吃驚的話：要是年發(fā)射超過一萬次，燃料補(bǔ)充就不是啥問題了。

年發(fā)射一萬次？SpaceX目前全年發(fā)射次數(shù)剛突破一百次，一萬次是現(xiàn)在的100倍。這個(gè)數(shù)字聽著就不靠譜。

更關(guān)鍵的是，月球上沒有大氣，著陸器要靠自己的發(fā)動(dòng)機(jī)推力減速和下降。著陸器自重越大，消耗燃料就越多。一臺(tái)猛禽3.0發(fā)動(dòng)機(jī)重1525千克，三臺(tái)就是4575千克。嫦娥五號(hào)著陸器加上升器的發(fā)射質(zhì)量才3.7噸，其中還包括燃料。星艦V4多帶的燃料會(huì)不會(huì)被增加的自重抵消，需要精心計(jì)算。

這還沒完。星艦著陸器不是降下去就完事了，它還要帶著宇航員整體返回月球軌道，與獵戶座飛船對(duì)接。單艙起降方案意味著下降時(shí)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量要跟著一起起飛，帶來額外的燃料消耗。

而且星艦著陸器考慮重復(fù)使用，下一次降落和起飛的燃料從哪來？從地球發(fā)射更多星艦直飛月球軌道？恐怕行不通。這或許就是NASA提出重啟核動(dòng)力地月渡船的意義所在——星艦燃料補(bǔ)給船入軌后，用核動(dòng)力渡船拖到月球軌道上給著陸器補(bǔ)燃料，再把空補(bǔ)給船拖回地球軌道。

所以不管第幾個(gè)版本，只要采用星艦登月，NASA的規(guī)劃就被馬斯克綁架了。各種系統(tǒng)設(shè)置都要為這艘沉重的不銹鋼飛船服務(wù)。從軌道加油到地月渡船，從著陸器改裝到燃料補(bǔ)給鏈，整個(gè)體系圍著星艦轉(zhuǎn)。

V4的萬噸推力聽起來很震撼，但對(duì)于載人登月的核心難題——軌道加油、月球著陸、起飛返回——并沒有根本性突破。運(yùn)力更大固然好，但如果運(yùn)力增加帶來的自重和復(fù)雜度上升抵消了收益，那就是數(shù)字游戲。

馬斯克在火箭工程上的成就毋庸置疑，但登月不是百米沖刺，而是需要步步為營(yíng)的系統(tǒng)工程。版本迭代可以快，燃料補(bǔ)加卻快不了。星艦V4再?gòu)?qiáng)大，也解決不了這個(gè)根本矛盾。

回顧一下星艦的迭代歷程，就能看出馬斯克改設(shè)計(jì)的頻率有多快。V1是原型驗(yàn)證機(jī)，在德克薩斯州 Boca Chica 的星艦基地反復(fù)炸了又建；V2解決了大量結(jié)構(gòu)問題，實(shí)現(xiàn)了首次軌道飛行；V3正在準(zhǔn)備試飛，已經(jīng)比V2高了不少；現(xiàn)在V4又把尺寸拉大到前所未有的程度。這種互聯(lián)網(wǎng)式的快速迭代在火箭領(lǐng)域是前所未有的，也讓傳統(tǒng)航天企業(yè)瞠目結(jié)舌。

但登月任務(wù)和衛(wèi)星發(fā)射完全是兩碼事。衛(wèi)星發(fā)射失敗，損失的是一顆衛(wèi)星和一筆保險(xiǎn)費(fèi)。登月任務(wù)失敗，損失的是幾條人命和整個(gè)國(guó)家的航天聲譽(yù)。NASA對(duì)阿爾忒彌斯的安全要求遠(yuǎn)高于SpaceX平時(shí)的商業(yè)發(fā)射，每一個(gè)改動(dòng)都需要經(jīng)過嚴(yán)格的評(píng)審和驗(yàn)證。V4的頻繁改動(dòng)，必然會(huì)增加認(rèn)證的時(shí)間和難度。

另一個(gè)值得關(guān)注的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是中國(guó)的長(zhǎng)征十號(hào)。中國(guó)選擇了完全不同的技術(shù)路線：傳統(tǒng)的鋁合金箭體、成熟的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)、一次性的設(shè)計(jì)方案?？雌饋頉]有星艦?zāi)敲挫趴?，但每一步都穩(wěn)扎穩(wěn)打。長(zhǎng)征十號(hào)已經(jīng)進(jìn)入了全剖面試驗(yàn)飛行階段，登月構(gòu)型的高度和運(yùn)力都已經(jīng)確定，不像星艦?zāi)菢舆€在不斷改設(shè)計(jì)。