[Brownie]

Starship 的着陆为何如此困难，而 SpaceX 已经成功着陆了这么多助推器？
着陆 Falcon 9 一级助推器和 Starship 上级的主要区别可以归结为三个因素：发动机、燃料和姿态控制。
最大的也是最明显的区别在于 Starship 的进入轨迹要求，这种轨迹要求火箭执行一种从未有火箭尝试过的操作，即快速而精确地从水平姿态转换为垂直着陆姿态。这意味着，其他火箭中一直整齐地停留在燃料箱底部的燃料和氧化剂，现在在 Starship 宽大的燃料箱中以一种无序的方式四处晃动。这就需要使用特殊的储油罐来确保液体燃料发动机至关重要的清洁液流。正常的航空航天技术使用惰性氦气来确保正确的压力被输送到发动机的涡轮泵，但 Starship 不同，它采用自生增压系统，通过从发动机中排出的热气体回流到储罐中，以保持正确的操作压力。

由于这些早期原型机的整流罩部分是空的，氧化剂储罐必须尽可能安装在前部，以确保整个飞行器的重心正确，否则飞行器将会过于尾重。这无疑使得控制更加困难。
仅仅把系统调试到能够在这个复杂的机动过程中维持正确的燃料和氧化剂供应已经非常困难，但还有其他的复杂因素需要解决。

接下来的重要因素是燃料的选择和新型发动机。Falcon 9 及其衍生型号使用的是久经考验的 Merlin 1D 发动机，使用 RP-1（基本上是高度精炼的煤油）作为燃料，其燃料箱压力仅为 3.5 巴。Merlin 1D 是一种简单的开式循环燃气发生器发动机（至少在海平面发动机上是开式循环的），它只有一个涡轮泵总成，将燃料和氧化剂一起输送到燃烧室。

然而，Raptor 发动机则完全不同。Raptor 发动机是飞行器上独一无二的全流量分级燃烧发动机，使用甲烷作为燃料。它们有分别为燃料和氧化剂设置的涡轮泵，需要同步工作，并且需要约 6 巴的燃料箱压力以确保泵的液体流量。

总之，Starship 采用了一种全新的着陆技术，即飞行器的姿态改变了 90 度，使用新型燃料，并在没有飞行记录的新型复杂发动机中燃烧。此外，飞行器的构造方式也与其他任何飞行器完全不同，并且是在临时搭建的帐篷中由锅炉工人建造的。

如果在开发原型的同时还必须建造工厂，这确实会有些困难，但这基本上就是 SpaceX 所在做的事情。
考虑到他们制造这些测试设备的速度，我认为偶尔的"快速非计划拆卸"（RUD）是可以理解的。当你不再看到这些飞行器在火球中消失时，下一阶段的开发就会开始。

[Brownie]

<转>
SpaceX 的 BFR/Starship 是否真的能实现快速和轻松的可重复使用目标，还是会像航天飞机那样，需要数月的翻修？
Starship 确实有可能实现其目标。航天飞机的问题在于：

易碎的隔热瓦：航天飞机上的隔热瓦非常脆弱，每次飞行后都需要大量的修复工作。航天飞机有 24,300 块定制的隔热瓦，每次飞行后都必须进行检查，并且经常需要修理或更换。

主发动机的可重复使用性有限：航天飞机的主发动机在可重复使用性方面是有局限的。每次飞行后都要对其进行重建。

冗长的翻修和测试：由于翻修时间过长，且设计工程师需要确保安全，每次飞行后航天飞机的每个系统都要进行详细的测试和检查，大约每 10 次飞行还要进行非常详细的检修。

结果是，每次飞行后的翻修时间长，且需要大量的人工劳力。我知道这一点，因为我在这个项目上工作了 30 多年，主要在肯尼迪航天中心（KSC）担任工程师。

航天飞机的开发受到政府的限制，有两个主要例子：

为了获得五角大楼的支持：航天飞机被要求配备大型机翼，以实现横向着陆的能力（进入轨道，窃取俄罗斯卫星，然后立即着陆）。然而，这种能力从未被使用过，却消耗了本可以用于有效载荷的质量。

更廉价的设计被拒绝：曾经有一些设计提案可以使航天飞机的运营成本大大降低，但国会拒绝为这些替代设计的开发提供资金。

此外，NASA 自身在使用氢作为主要燃料的决定上也没能帮上忙。氢作为从地球发射的第一级燃料并不是一个好的选择。由于氢的推力较低，航天飞机不得不使用固体助推器（这导致了挑战者号的灾难）。而液氢的使用还需要外部燃料箱的隔热层（这导致了哥伦比亚号的灾难）。

值得注意的是，Elon Musk 可以根据需要自由地修改设计。如果这是一个政府项目，当他从碳纤维转向不锈钢时，国会议员们可能会谴责这是在浪费资金。

而 Starship 的理念则完全不同：

热防护系统更加简单：Starship 的热防护系统简单得多。可能只有几千块几乎相同的隔热瓦，而且只在一侧。这些隔热瓦都是六边形的，不那么脆弱。它们应该可以经受多次任务，而不需要详细的检查或修理，只需快速检查一下“它们还在吗”。此外，由于 Starship 使用不锈钢结构，耐热性高达 800 摄氏度（1440 华氏度），远高于航天飞机的铝制框架，因此对于隔热瓦的损失也更加容忍。

Raptor 发动机的耐用性：Raptor 发动机在多次任务中不需要任何重修。在测试中，这些发动机已经可以连续燃烧数小时。

简化的操作流程：SpaceX 并不采用“测试到极限”的理念。他们愿意像航空公司一样操作。上一次飞行就可以为下一次飞行提供认证。实际上，他们希望在飞行之间避免任何处理，因此他们打算在控制下降过程中接住两个级段，并立即重新组装用于下一次飞行。最坏的情况是，他们更换新的有效载荷，加注燃料，然后发射，除非他们需要为载人和无人任务或油轮与其他任务之间更换上级。不过，随着多个发射场的使用，他们可能会让 Starship 飞往需要再次飞行的地方。

这种全新的设计和操作哲学使得 Starship 有望避免航天飞机的那些问题，实现真正的快速、可重复使用。