前几天 SpaceX 星舰助推器回收成功，我看很多网友问这星舰怎么突然从直接落地上改筷子夹了，这两天用空闲时间研究了一下星舰的筷子夹助推器回收的设计。
有句话说 If you can't explain it to a six-year-old, you don't understand it yourself. 咱也别讲给 6 岁小孩儿了，给网友们说说看，看能不能说明白。
首先，SpaceX 已经发射并回收了 340 次猎鹰 9 号，猎鹰 9 号大家应该都很熟悉了，这是一枚更小的火箭，比星舰小得多。
猎鹰 9 号就是采用着陆腿的设计，可靠性已经做得非常好。从逻辑上来说，没道理选择太空史上没验证过的筷子回收。SpaceX 1 号员工、SpaceX 推进系统 CTO Tom Mueller 回忆起 Elon Musk 在 2020 年年底的星舰研发会议上说，我们干掉着陆腿吧，我们可以在空中接住助推器。现场大家的反应都是一脸问号？？？
Elon 的传记作者 Walter Isaacson 当时应该也在现场，他的记录是，几乎所有的工程师都反对所谓的筷子接住火箭，争论了一个多小时后大家形成的共识是「保留助推器上的着陆腿」。只有一个工程总监说，为啥不试试筷子回收呢？Elon 说好那就你了，你来负责筷子回收吧。
所以 Elon 的逻辑在哪？他专门解释过，大意是说，地球的引力让研发一款可以完全重复使用、且能有效载荷的火箭在物理上变得非常困难。
通过筷子接住火箭，而不再需要火箭自身的着陆腿，可以大大减轻火箭的重量，从而提升火箭的载荷能力。
SpaceX 就类似太空顺丰，星舰相当于顺丰买的半挂，道路能承受的最大重量有限，不让超载，半挂自重越高，能拉的快递重量也就越低了。
所以尝试用筷子接火箭，就是要去掉着陆腿，给家人们把火箭的自重打下来，快递才能满 99包邮。
着陆腿能有多重呢？感觉也不大啊？
以猎鹰 9 号为例，4 条碳纤维符合材料的着陆腿，其实都已经轻量化了，但每条腿大约 500 公斤，4 条着陆腿的重量是 2 吨。
那猎鹰 9 号的有效载荷是多少？以近地轨道，也就是离地球最近的情况，回收一级的情况下，最大有效载荷是 16800 公斤，也就是 16.8 吨。
大家明白尝试用筷子接火箭，把 2 吨重的着陆腿干掉的巨大意义了吗？
当然，前面举例是猎鹰 9 号，70 米高的星舰，2 吨重的小短腿当然是支撑不住的，有网友按比例估算过（着陆腿占猎鹰 9 号重量的约 8%），按照 Elon 的说法，星舰如果用着陆腿设计需要 6 条腿支撑，且是不锈钢而不是碳纤维材料，所以星舰着陆腿大概是 14.4 吨重…
这样在回收助推器和星舰上级的情况下，星舰可以将 100 吨的有效载荷送入近地轨道，同等条件下大约是猎鹰 9 号的 6 倍。
但还是得说，毕竟星舰已经比猎鹰 9 号大了非常多，有效载荷已经增加了非常多，沿用着陆腿的设计风险还是小些的，因为尝试筷子接火箭的话有个问题是一旦不成功，火箭车身内的燃料跟导弹一样会炸毁发射塔…
这里 SpaceX 有一个经济上的考虑，就是目前美国最先进的技术，到达火星表面的成本为 10 万美元/吨，而 SpaceX 希望在火星上建设一个能够自给自足的城市，他们估算这个连人带物，估计要 100 万吨的总重，也就是超过 1000 万亿美元的成本。
但问题是美国的 GDP 不过 29 万亿美元，所以这是一个不可能成立的计划。
那唯一的路，就是把运输成本打下来。SpaceX 要做的就是降低 1000 倍的成本，也就是总共花 1 万亿美元，分摊到 40 年里分批从地球往火星发，每年不到 250 亿美元，就能把 100 万吨的人和物打到火星去。
至于说筷子接火箭还能显著提高发射频率，因为同一组机械臂既可以将火箭助推器和飞船放到发射台上，也可以在它们返回时接住它们，直接把助推器重新放回发射台，并将飞船重新安置到助推器顶部。这样就能快速实现发射准备。这都是后话了。
把运输成本打下来说最根本的，相比传统不可回收的火箭的话，星舰确实把成本干下来 3 个数量级，接近 1000 倍。
