還記得去年12月9日，SpaceX在直播里又雙叒叕炸飛船了嗎？

星艦SN8號原型機在落地時“計劃外快速拆解” | SpaceX

當時，火星飛船原型SN8號星艦進行了首次高空飛行試驗，落地時速度過快導(dǎo)致“計劃外快速拆解”。

直播畫面最后定格在炸碎了一地的殘骸上，下面打出一行字幕——SN9 UP NEXT！

炸碎了一地的SN8號星艦 | SpaceX

北京時間今天凌晨2點25分，上次被cue到的SN9號星艦在美國得克薩斯Boca Chica的試驗場點火起飛，再次挑戰(zhàn)高空飛行測試。

結(jié)果，在完成升空、關(guān)機、放躺和飄落等一系列動作之后，星艦SN9沒能完成落地前最后的翻身動作，傾斜著砸向地面，又一次演示了計劃外快速拆解。

簡單說，星艦SN9也炸了。

星艦原型機SN9號落地瞬間 | LabPadre

星艦及其配套的超重火箭，被SpaceX的埃隆?馬斯克寄予厚望。前不久，他還透露了自己的宏大計劃：未來10年內(nèi)，他希望建造1000艘星艦，要在2050年前送100萬人移居火星。

未來的火星基地想像圖 | SpaceX

再回來看看星艦SN9號飛船，可能不少人會大吃一驚：就這？也太簡陋了吧！要不是剛飛炸了一回，誰相信它能上天？更別說飛向火星了……

星艦SN9號原型機細節(jié) | Adrian Aguilar

其實，星艦的這副古怪模樣，是SpaceX工程師精心設(shè)計的結(jié)果。

無論是功虧一簣的SN8，還是再次功虧一簣的SN9，最搶眼的都是那銀光閃閃的外殼，星艦也因此被很多人戲稱為大號暖瓶膽，完全顛覆了我們對火箭和飛船的傳統(tǒng)印象。

之所以如此銀光閃閃，是因為星艦是用不銹鋼材料造的。對，就是你家廚房里鍋碗瓢盆常用的那種不銹鋼。

事實上，星艦的前身，即星際運輸飛船（ITS），在2016年馬斯克剛剛提出概念的時候，用料還是挺高大上的，打算用碳纖維復(fù)合材料來造燃料儲箱。后來，設(shè)計方案幾經(jīng)更改，到2018年，馬斯克決定徹底更換制造材料，改用廉價的不銹鋼來造飛船。

曾經(jīng)，SpaceX也想過用高大上的碳纖維來造星艦 | SpaceX

據(jù)馬斯克說，這是仔細斟酌后的選擇。對比碳纖維和不銹鋼這兩種材料：

1. 碳纖維雖然又輕又堅固，但實在太貴，每千克成本高達200美元，而301不銹鋼只要3美元；

2. 在液氧和甲烷推進劑所處的超低溫下，不銹鋼強度會提高50%以上，強度重量比媲美碳纖維，同樣能做到輕質(zhì)堅固；

3. 碳纖維復(fù)合材料耐熱能力弱，而不銹鋼熔點高、耐熱能力強，減輕了熱防護系統(tǒng)的設(shè)計和制造難度；

4. 碳纖維加工難度高，加工速度慢，而不銹鋼易于加工制造。試想，如果星艦在火星上出了問題，去哪里找碳纖維的加工工具和人才呢？

總而言之，列舉了不銹鋼的諸多好處后，馬斯克大手一揮，把星艦的結(jié)構(gòu)材料換成了不銹鋼。

不過話說回來，不銹鋼造火箭在美國也早有先例，早期的雷神導(dǎo)彈和大名鼎鼎的半人馬上面級，用的都是不銹鋼，跟星艦一樣銀光閃閃。

1966年發(fā)射勘測者2號月球著陸器的半人馬上面級，就是不銹鋼的 | NASA

星艦另一個吸人眼球的特點是，它長著兩對大“翅膀”，還能呼扇，跟其他火箭固定不動的短小尾翼截然不同。

歷代星艦及火箭的設(shè)計演變 | KIMITALVITIE

星艦的“翅膀”同樣經(jīng)過了多輪迭代發(fā)展。

星艦的前身ITS外形極為科幻，沒有“翅膀”（上圖左一），改款后的BFR（大獵鷹火箭）先是有了一對大“翅膀”（左二），后來又變成了一對鴨翼加三個尾翼的獨特設(shè)計（左三）。馬斯克稱，這樣的改動受到了《丁丁歷險記》中火箭設(shè)計的影響。

星艦前身的一款設(shè)計跟丁丁歷險記里的火箭有點像 | 《丁丁歷險記》

當然，馬斯克的個人傾向最后還是要向?qū)嶋H的工程取舍讓步。最終，星艦改成了現(xiàn)在這樣一對鴨翼和一對尾翼的設(shè)計，以實現(xiàn)再入大氣層尤其是垂直降落時的氣動控制。

這兩對“翅膀”不是用來產(chǎn)生升力的，無法像航天飛機那樣低速平飛。它們的作用主要是產(chǎn)生阻力，控制星艦的姿態(tài)和航跡。這不僅和普通飛機或者航天飛機大相徑庭，和外形相近的導(dǎo)彈也截然不同。

星艦飛船（左）與航天飛機（右）和載人龍飛船（中）的對比 | Dale Rutherford

這種新型“翅膀”，設(shè)計簡單，做工可以用粗糙來形容，但它的氣動特征相當出色。

從這兩次高空試飛來看，前后兩對“翅膀”配合使用，無論星艦在高空放躺自由下落，還是落地前水平拉起改為垂直下降，都能有效控制箭體姿態(tài)，飛控表現(xiàn)堪稱完美。

話又說回來，為什么星艦試飛要搞得如此花里胡哨，又是放躺又是翻身呢？

因為按照設(shè)計，星艦要從地球軌道甚至更遠的軌道再入大氣層返回，必須考慮超高速再入大氣層的姿態(tài)控制和航跡控制等問題，飛控比獵鷹九號火箭第一級復(fù)雜得多。

獵鷹九號火箭第一級，以及同款的重型獵鷹火箭助推級，是目前唯一實現(xiàn)了軌道發(fā)射回收復(fù)用的火箭。2018年重型獵鷹首飛時，兩枚助推火箭肩并肩垂直落回著陸場的畫面，相信不少人還記憶猶新。

重型獵鷹兩枚助推著陸回收經(jīng)典畫面 | SpaceX

但星艦飛船不可能那樣直上直下，因為將來它從外太空返回地球時，速度將是獵鷹9號的3～4倍，只靠剩余的燃料是不足以給自己減速的。

唯一可行的辦法，就是機腹朝前“拍”入大氣層，這樣可以用來“兜風”的面積最大，能夠產(chǎn)生足夠的空氣阻力，把自身速度降到可以安全著陸的范圍。

星艦飛船從外太空返回地面的非官方演示視頻 | NickHenning3D

這也是兩次高空試飛中，星艦在下降時會在空中躺平的原因。

這種獨特的下落姿態(tài)被稱為bellyflop，在英語口語中是指胸腹著水的跳水動作，形象地描述了這個動作的笨拙。很多人干脆把這個動作稱為“肚皮向下的可控墜落”。

星艦SN8號原型機的“肚皮下向可控墜落”| SpaceX

但是不是真的“可控”呢？在SN8號原型機試飛之前，馬斯克和SpaceX公司的技術(shù)團隊也沒有太大把握。

實際試飛的表現(xiàn)可以說相當出色：星艦的兩對“翅膀”響應(yīng)迅捷，姿態(tài)控制相當靈敏，結(jié)合噴氣反推RCS系統(tǒng)，讓星艦很好地保持了接近水平的下落姿態(tài)。

注意“翅膀”的動作，這是“肚皮下向可控墜落”的關(guān)鍵之一 | SpaceX

不過，星艦不可能一直肚皮向下，否則就拍地上了。

最后落地時，它還要像獵鷹9號一樣，利用火箭反推點火消除垂直和水平方向上的速度，配合伸出的著陸腿實現(xiàn)定點垂直軟著陸。這就要求它在即將著陸前，還必須完成一次flip機動，從肚皮向下改為尾部向下，堪稱“神龍擺尾”。

這樣的特技動作，必須靠星艦?zāi)莾蓪μ厥獾摹俺岚颉?，再配合猛禽發(fā)動機的推力矢量控制，才能完成。

SN8號的“神龍擺尾”，水平改垂直，完成度很高了 | SpaceX

靠近地面時做這么大幅度的姿態(tài)調(diào)整，恐怕也只有馬斯克敢想，而且真的敢干！

上個月SN8號星艦原型機試飛時，這樣的“神龍擺尾”其實已經(jīng)完成了，只是最后火箭反推不夠給力，落地“硬”了一點，炸了。

SN9號星艦“神龍擺尾”，可惜栽了…… | SpaceX

而今天凌晨，SN9號星艦更是直接栽在了這招“神龍擺尾”之上，最后沒能把姿勢擺正。

雖然它的兩對“翅膀”在呼扇了，但本該開啟兩臺的猛禽火箭發(fā)動機只點著了一臺。推力不夠，小“翅膀”再努力，也回天無力呀！

換個角度再“炸”一次，注意SN9的“翅膀” | NASAspaceflight

兩次高空試飛，無論是水平可控墜落的穩(wěn)定性，還是水平改垂直動作的迅速和精確（此處單指SN8），都證明星艦飛船的古怪設(shè)計是有效的，驗證了這種瘋狂的著陸方式應(yīng)該是可行的。

只是，最后落地要是能不炸，就完美了。

不過，這也正是飛行“測試”的目的所在——不炸個幾次，又怎么能發(fā)現(xiàn)哪里會出問題呢？

目睹了SN9試飛全程的SN10（右）表示瑟瑟發(fā)抖 | Trevor Mahlmann

就像上次SN8炸機時cue到SN9一樣，這次SN9炸機時，SN10號星艦干脆已經(jīng)立在了測試臺上，完完整整地目睹了全過程。

接下來，SN10，該你上了！