就在4月，航天的“ChatGPT时刻”即将上演
数字世界和太空世界一直是人类科幻设想中最重要的两个方向。过去几个月，数字世界AI领域的进展给人们带来了极大震撼，那些过去只存在于遥远幻想中的能力仿佛一夜之间就近在眼前，越来越多人开始相信这个世界将因AI发生重大变化。
如果说，拥有超过半个世纪历史的人工智能技术，经过一轮又一轮高潮和低谷，到2023年终于让人类感受到下个时代的开端。
那么，同样拥有超过半个世纪历史的航天技术，可能也将在2023年踏入下个时代的大门。标志性事件是预计在2023年4月首飞的SpaceX公司的新一代太空运载系统——星舰（Starship）。
目前大众对这件事的认知，大概可类比于在2021-2022年看待OpenAI和GPT——在爱好者圈子和从业者圈子里很火。但需要通过一系列有体感的标志性事件，才能让大众逐渐认识到这是一次和以往不同的“大进步”和“大变革”。
本文将聊聊，这个即将发生的标志性事件，到底长啥样，一旦成功，可能会带来哪些变化，以及，为什么能称得上是“航天领域的ChatGPT时刻”。甚至塞冬认为，其价值可能比ChatGPT更高。
首先来了解下——星舰是什么？
如下图所示，这是今年1月进行湿彩排的星舰全图，看上去平平无奇，不就是一枚正常的火箭？航天飞机都退役多少年了，火箭有啥稀奇的？
先来看星舰的第一个特点——大。
下图是星舰和登月火箭土星五号、航天飞机的同尺寸对比图。土星五号曾经是人类建造的最大火箭，高110米。而星舰的高度是120米，将刷新人类火箭尺寸纪录。
土星五号是为了完成登月任务而建造的史诗级“航天巨兽”，冷战高峰后，人类日常使用的火箭尺度是远小于土星五号的。
以我国目前最大火箭、也是全球前几名的大火箭长征五号为例，下图是与星舰的对比图，感受下尺寸差异。
可以说星舰又将人类重新带回巨型火箭时代。
星舰与工人的大小对比视频：
再来两幅星舰和最大客机A380的对比图，第一张是A380 vs 整枚火箭：
第二张是A380和正在做滑翔降落实验的第二级火箭（50米长，上图中黑色部分）的对比图。
A380是客机中的巨无霸，下图右下角的波音737，是国内航班常用客机，对比起来更有体感一些。
更形象点就是：长120米，直径9米的星舰，其体积和一艘攻击型核潜艇差不多，如弗吉尼亚级核潜艇长115米，直径10米。
下图是把星舰放在橄榄球场的情况：
不光是尺寸巨大，其推力也显著高于人类以往的太空运载工具：星舰注满燃料后的重量达到5200吨+，是土星五号的170%，推力达到7500吨+，是土星五号的220%（如下图所示），把人类巨型火箭的能力又向上提升了一大个台阶。
小时候《十万个为什么》有一张介绍土星五号的漫画令人印象深刻——画中是土星五号举着一艘护卫舰，意思是土星五号3000多吨的推力足以举起一艘护卫舰。按这个逻辑，星舰可以说是一艘驱逐舰腾空而起了。
下面再来拆解星舰的组成部分，全箭共分为两级，其全名应叫做“星舰-超重”（Starship-SuperHeavy），简称“星舰”。
下图为全箭的上半部分，也就是第二级，50米高、9米直径的“星舰”（Starship），是整个发射系统会最终入轨的部分，承担着运送货物和人进入近地轨道、登陆月球和火星的重任。
下图为70米高，同样为9米直径的“超重”（SuperHeavy）助推器，也就是整个系统的一级火箭，把二级“星舰”推到足够的高度和速度后就会自动返回。
下图是“星舰”和“超重”都会使用的“猛禽-2”发动机，其中第一级的“超重”使用33台，第二级的“星舰”使用6台。单台发动机推力230吨，预计将很快优化到250吨以上。
“超重”助推器33台猛禽-2发动机全图：
“星舰”6台猛禽-2发动机全图：
下面是星舰的吊装-发射-回收多用架，因为有两只用于起吊和回收火箭的“手臂”，因此被命名为“Mechazilla”（机械哥斯拉）。
“Mechazilla”的设计方案体现了星舰系统最显著区别于其他巨型火箭的地方——两级、全箭可回收。无论是星舰飞船、还是超重助推器，都能自动返回地球，并被这两只大爪子“夹住”，从而实现回收。
下面是发射前Mechazilla起吊组装火箭，将“星舰”安放到“超重”助推器上的视频（真实视频）：
我们再看看相当于土星五号两倍多、7500吨+的巨大推力意味着什么。
按近地轨道入轨能力排名，现役最大火箭前5名分别是：
美国去年首飞的新登月火箭SLS-block1：95吨
美国SpaceX的重型猎鹰：64吨
美国Delta IV重型火箭：28吨
中国长征5B：25吨
俄罗斯安加拉A5：24吨
1000立方米是什么概念呢？波音747-400的客舱空间不到900立方米。也就是说，人类进入太空的交通工具，从拥挤的、只能装载几个人的小舱室，进化到了大型客机的量级。
下图是各类载人航天器的大小对比，左边是美、苏/俄、中的载人飞船，右二是已退役的航天飞机，最右就是星舰的第二级（总高度50米，其中头部约20米高度是可载人运货的空间）。航天飞机总容积约300立方米，星舰是它的3倍多。
下图是星舰对接国际空间站的想象图，可以很直观地感受到国际空间站、星舰(大红框）、传统载人飞船（小红框）的尺寸对比。
由于其巨大的容积，人们对星舰内部空间如何划分做了很多设想，下图是一种假想方案：
红框是单人睡眠舱，可环形布置多层。睡眠舱上一层“甲板”是运动室（绿色框内为运动器械），再往上也都是公共空间，如可以布置为休息室、饭厅、乃至巨大的星空穹顶等。睡眠舱以下的舱室用于放置食物、水、电池等供给。各层之间通过中间的柱状通道相连。
还有适合近地轨道短期旅行的“紧凑型”方案，如下面两图所示，可乘坐100人：
下面是星舰内部的模拟视频，包括居住空间、公共空间、运动空间、货仓、防辐射空间等：
星舰另一个独特性在于其生产和迭代方式。从上文可以看出，星舰的初衷是建设一个载重巨大、空间巨大、成本远远低于其他航天器的新一代太空运输工具，而为了大幅降低成本，就必须改变当前航天器精细化、定制化、高成本的建造模式，用工业化、流水线、低成本的方式来大批量生产。
首先，星舰选择了很便宜、很普通的材料——不锈钢，用来建造火箭。且使用看上去非常“粗放”的方式，用工地大棚、半人工半机械焊接、像生产大型储水罐一样生产火箭箭体，感受下这些和传统航天产业非常不一样的画面：
经过快速迭代后，建造工艺日趋完善：
这种方式让星舰的生产和迭代速度极快，如下图所示（2022年11月的图），星舰基地同时在建造5枚二级“星舰”和5枚一级“超重”助推器。同时还有一枚已完全建好的箭体在发射架上整装待发。
相比起来，其他巨型火箭终生只建造几枚到十几枚，每枚造价数亿美元。如土星五号，共建造13枚，每枚造价相当于半条核动力航母。
星舰的迭代速度，也完全不同于其他例行拖延的美国工程项目。下图是星舰建造基地2019年和2021年的对比图，3年时间，从空地变为世界上最大规模的巨型火箭流水线。
星舰所使用的的“猛禽-2”发动机，也是世界上首个流水线、大规模建造的大型火箭发动机。该型发动机本身已是世界上最大的液体火箭发动机之一（推力排名第4）。从2021年12月开始量产，到2022年11月，不到1年时间，生产了200台，年产量足够装备5枚“星舰-超重”。
而这只是第一年启动阶段的产量，SpaceX的规划将“猛禽-2”发动机的年产量提升到每年500台以上，每台发动机成本降低到25万美元以下——也就是说，全箭39台发动机的造价将低于1000万美元，整个星舰的建造成本将可能低至数千万美元——和市面上那些近地轨道载重量只有几吨、推力比星舰小十倍、有几十年历史、非常成熟的老火箭差不多。
而且，星舰完全可回收复用，而这些老火箭都是一次性的。
星舰的迭代思路也非常“奇葩”，从上文可以看到，虽然尚未首飞，但到去年底，第二级“星舰”的生产编号已排到SN29，第一级“超重助推器”的生产编号已排到Booster12。以及，既然星舰用的是“猛禽-2”发动机，那“猛禽-1”发动机呢？
答案是——通过快速生产、快速迭代、快速改进，此前的20多枚星舰试验机，要么已在试飞中消耗掉，要么通过迭代发现问题就拆了，继续建造后续编号。而本来计划用于首飞、已经完整装箭的“猛禽-1”发动机，干脆直接被迭代掉了。
在两三年的实验和迭代过程中，推力从猛禽-1的180吨，提升到了猛禽-2的230吨，且在不久的将来可能达到250吨以上。
而“猛禽-2”发动机，也被公认为“世界最强航天发动机”，这个“最强”并不在于其推力最大，而是综合其体积、推力、技术先进性、可复用性等。
下图是主流液体火箭发动机对比，猛禽发动机在右数第4位。该图其实是“猛禽-1”的数据，“猛禽-2”的数据更新如下：总推力（Total Thrust）：2.3 MN；推重比（Thrust：Weight）：140+；室压（Chamber Pressure）：300+ bar。
注意，左1的梅林（Merlin）发动机也是SpaceX的，用于猎鹰-9和重型猎鹰火箭。
无论是猛禽还是梅林发动机，都体现了SpaceX发动机的特点——独步全球的推重比，梅林接近200:1，猛禽-2 140:1，显著高于其他发动机。以及显著更小的体积（和推重比其实是一回事）。
以及，这俩还是可回收复用的。
可以说，正是由于发动机能力的领先，让SpaceX能做到“力大飞砖”，无论是用更重的不锈钢制造火箭、显著降低造价，还是可回收火箭走向实用，都离不开发动机的强大。
到这里，已经基本讲完了“星舰-超重”系统的独特性：
人类史上建造过的最大火箭：120米高、9米直径，相当于40层楼高，或者一条大型攻击核潜艇的尺度，5000多吨自重，比当今主流“大火箭”重一个数量级。
人类史上建造过的最强火箭：7500吨+推力（相当于一条驱逐舰的重量），是土星五号的2倍多，比当今主流“大火箭”的推力大一个数量级。最多能一次投送250吨到近地轨道，哪怕火箭完全回收也能一次投送150吨。相当于安124、安225、C-5这些巨型战略运输机的运载能力。
人类史上首个完全可回收复用的火箭：此前SpaceX的可回收火箭“猎鹰9号”和“重型猎鹰”都只回收一级火箭，二级火箭仍然是一次性“次抛”使用。而星舰则是全箭一二级都能回收，理论上每次发射只消耗燃料和维修费。
人类史上容积最大的航天器：超过1000立方米容积，超过波音747-400的客舱容积，超过整个国际空间站的容积。将人类进入太空的交通工具从3-7人面包车大小的飞船，升级为747、A380这种巨型客机的尺度、一次性最多投送上百人进入太空。包括可坐可躺的座椅、餐厅、健身房、卫生间、游戏室、大型穹顶等公共空间，以及水、食物、电池、太空服、月球车/火星车等等。
人类史上首个流水线量产的大型航天器：无论是“工地大棚”里用不锈钢同时生产多枚人类最大火箭，还是初期年产量就超过200台的猛禽-2发动机，以及整个星舰生产基地极快的建造速度，星舰和发动机空前的迭代速度，都是开创性的，改变了人类航天产业的基本范式。 2010年：首飞成功
2015年：首次回收一级火箭成功
2016年：首次海上回收一级火箭成功
2017年开始：所有发射全部成功（从2010年首飞成功至今，共发射213次，成功211次，2次失败均在2017年前）
2018年：尝试回收14次，失败2次
2019年：尝试回收16次，失败1次
2020年：尝试回收25次，失败2次
2021年：尝试回收31次，失败1次
2022年：尝试回收60次，失败0次
2023年：截止目前尝试回收22次，失败0次
看到这里，不少朋友心里应该会有疑问——这么多的“史无前例”，会不会步子迈得太大，成功的可能性太小？
“历史是最好的老师”，我们回顾下SpaceX猎鹰项目的进展，以及星舰项目本身的实验过程，来推测星舰离其宣称目标和指标的距离。
“猎鹰9号”是目前SpaceX的主力火箭，该型火箭的历程如下：
截止现在，猎鹰9号及其衍生品重型猎鹰，已连续发射成功接近200次，连续成功回收超过100次。
从上图也可以看出，猎鹰9号2010年首飞，前三年发射数量不多，2014年后逐步开始放量，2017年后发射全部成功，发射数量也开始飞速提升。
2015年实现首次回收，在2015-2016年回收失败比例不小，2017年开始回收失败比例大减，近两年已获得全部成功。
安全性方面的另一个数据是——“猎鹰9号”已成功完成9次载人航天发射任务，运送34名航天员进入太空（主要是国际空间站），今年预计还有4次载人航天任务。
下图为“灵感-4”商业载人航天任务，以及SpaceX载人飞船与国际空间站对接的照片：
现在“猎鹰9号”火箭一级复用次数最多的纪录是15次，已有2枚火箭达到这一指标，成功复用14、13、12...次的也有不少。两次复用间隔最短的纪录是21天——也就是说，一级火箭回收后，经过21天的维修保养，就可以放到发射台再次发射——这一间隔纪录也在逐年缩短。
2021年，SpaceX公司发射入轨的重量，占当年人类航天发射入轨重量的比例是50%左右。
2022年，这一比例提升至60%+。
2023年，这一比例预计将提升至80%（23年Q1是78%）。
也就是说，通过几年迭代，已经成为高可靠、低成本、高出动率典范的猎鹰火箭，每年发射入轨的物品重量，相当于全世界（包括美国在内）其他公司、机构的4倍。
下面两图分别为2022年、2023年（截至目前）全球各型火箭发射次数统计（是发射次数，不是入轨质量）：
看完猎鹰火箭的发展历程，再来感受下星舰的迭代速度。下面视频是从2019年8月到2021年3月，一年半时间里，SpaceX从类似不锈钢水罐的原型机“星虫”（Starhopper），一直“迭代”（炸）到SN11号机的过程。
2021年8月，SN20 + Booster4（第20号星舰 + 第4号超重助推器）合体成功，全球最大火箭的样貌正式展现在世人面前。此时用的是推力180吨的“猛禽-1”发动机，“超重助推器”的发动机数量也不是后来的33个，而是29个。
经过一年时间，“猛禽-2”发动机完成批量生产，SN24+Booster7作为首飞箭又站在大家面前：
23年初，Booster7 完成了33台发动机的静态点火实验，首飞窗口期再次打开：
综上，SpaceX并不是一家传统概念里去工业化后效率低下的美国制造业公司。而是一家风格激进、迭代迅速、完全不按传统航天套路出牌的新锐企业。以最终愿景（低成本、高效率、可回收）为终极目标，逢山开路遇水架桥，不达目的誓不罢休。
所以，塞冬的个人判断是——星舰大概率将在今年实现首飞（计划是23年4月20日，但计划不一定赶得上变化），甚至完成多次飞行实验。
首飞的设定目标是一二级火箭均正常运行，一级完成可控海上溅落，二级入轨后完成可控海上溅落。
但是，对这么大体量、技术跨度这么大的新火箭而言，很难一次完全成功。
甚至，可以说——只要能飞起来，不当场炸毁发射场，就算符合预期。如果能完成一二级分离，则超过预期。如果能完成首飞所有任务，就算中彩票了。
按SpaceX的风格，无论是当场炸毁、还是半途而废，都是实验的一部分。试验场毁了可以再建——参考佛罗里达第二发射场的建设速度）。火箭炸了可以再造——同时在建的火箭有5枚，发动机年产200+，且是流水线作业，只要生产速度超过炸的速度即可，流水线、工厂化、低成本火箭的思路完全不同于传统。
只要实验能带来信息输入、能辅助下一步迭代，都是有价值的。
根据“猎鹰-9”火箭的迭代经验，在未来几年里，星舰会在快速迭代中逐渐走向成熟，从稳定成功发射，到稳定成功回收，再到年发射次数超过50次、100次，乃至更多。并最终成为和猎鹰-9火箭类似的“安全明星箭”，连续发射上百次不失误。
按照SpaceX画的大饼，未来将会生产1000枚以上的星舰，运送超过100万吨货物到火星。
我们先不管这个中长期大饼，先设想一下5年内可能成真的“小饼”——如果在2027-2030年，SpaceX具备了年发射100次星舰入轨的能力（参考2023年发射100枚猎鹰火箭入轨）。
那就意味着SpaceX具备年发射1.5万吨入轨的能力（完全可复用状态），这是什么概念呢？
2022年是人类航天历史上发射入轨重量最多的一年，大约有1000吨+入轨（美国700多吨，中国200吨出头）。1.5万吨相当于这个数字的15倍。
也就是说，100次/年的星舰发射，就足以让SpaceX把人类的航天运载能力提升一个数量级——比其他任何单一国家高两个数量级乃至更多。
而且，这个能力是基于完全可复用火箭（成本千万美元级一发，比运载能力几吨的火箭还要低，远期SpaceX希望将成本降低到数百万美元一发）。
在商业上就相当于重新绘制了一条供需曲线，会极大激发原本受限于航天能力和航天运输价格而无法诞生的需求。
可以说，一旦星舰首飞“半成功”（都不用完全成功），就会像ChatGPT重新证明了AI能力上限一样，完全打开了航天领域的上限和想象空间。
大量资金会开始针对“9米直径、1000立方米空间、150吨运力、千万美金成本”这个崭新的约束条件去规划航天商业化的各种可能性。比如建设微重力工厂：
再比如，未来10万美元量级（按SpaceX画的饼甚至能低到2万美元）的近地轨道旅行门票，将成为富裕人群、网红打卡的热门目的地，并构建起商业正循环，反哺航天能力继续提升。
除了商业化外，太空军事化的潜力也不可小觑。每年上万吨的入轨能力（如果是十万吨、百万吨呢？） + 远大于当前能力的单体入轨重量和尺寸，一旦在关键时刻被用于军事用途（料敌从宽），将可能带来：
比战略轰炸机编队投送重量更大、时效性更快，且防御成本非常高的万吨级轨道轰炸。
遍布太空的百吨级太空武器，彻底扼杀其他国家的入轨能力，也扼杀了其他国家的核导弹进攻/反击能力。
其他国家防御和反击的成本远远高于星舰建造和入轨的成本，反击的速度远远跟不上投送的速度。
简单一句话就是——有可能出现单方面的垄断性制天权，从而导致战略天平失衡。
和人工智能一样，我国是全世界唯一有能力和有可能对标美国，并进行追赶的国家。
预计于2027年首飞的我国新一代载人火箭（长征十号），对标对象是SpaceX的重型猎鹰，整体方案和各项指标均类似（推力2700吨，CBC构型，3*7台共21台发动机，一级可重复使用）：
预计于2030年代首飞的长征九号巨型火箭，过去几年一再修改方案，从传统火箭构型逐渐迭代到和星舰相似的方案——110米+高度，10米+直径，30台200吨级液氧-甲烷发动机并联，推力6000吨+，可重复使用，百吨级一小时全球战略投送，载人登陆火星等。
长征九号老方案，传统大火箭构型：
综上可以看出，我国航天系统一直在密切关注SpaceX的进展，根据其经验逐渐调整我国未来的航天发展路线，并最终走向殊途同归。这个思路是很正确的，取他人所长，为自己所用。
和人工智能领域类似，在ChatGPT出来之前，全球各国对美国进展跟踪最紧、且最有能力追赶的也只有中国。ChatGPT发布后，能拿得出相关产品（虽然仍有不小差距，但已经比没有强太多）的仍然只有中国。
相信未来5-10年，航天领域也会复刻这个过程。
综上，和500年前的大航海时代类似，虽然太空和（500年前的）大洋都充满风险，虽然人类进入太空和（500年前）跨越大洋的能力都不太高，但突破阈值的技术一旦出现，就可能出现一个新纪元的开端。
和人工智能类似，能做的是尽早认知、以及积极拥抱。当然，哪怕快如SpaceX，航天的迭代周期仍然比人工智能长得多，普通人能感受到的时间点也会比人工智能晚很多。
但整个产业界、金融/投资圈，将会更早感受到这种变化。
和大航海类似，人类航天的过程会充满很多不确定性，会有反复的失败和失落，但只要能力具备、需求存在，一切总会走向它将会去的方向。
最后，来一段SpaceX制作的星舰登陆火星的畅想视频作为结尾：
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