• 猛禽发动机推力的下降与飞行器质量的减少大致成比例。

• 猛禽发动机飞行版本设计更轻、更紧凑，非常注重可靠性。

• 猛禽发动机的某些部件计划采用3D打印，但大部分部件是机械加工的锻件，同时SpaceX为液氧涡轮泵开发了一种新的金属合金，其在高温下具备一定的强度。

• 自2017年9月的介绍以来，SpaceX已经修改了BFR飞船的设计，在其原有的2台海平面、4台真空型猛禽发动机的基础上增加了1台中等面积比的猛禽发动机。额外的发动机有助于实现发动机输出能力，并将允许以更高的有效载荷质量着陆，以实现地球上点对点的运输功能。

• 真空型猛禽发动机可以在海平面状态下全推力运行，但是不建议使用。

• BFR飞船着陆腿为了提高崎岖地形(着陆)的稳定性而从3条增加到4条。

• BFR飞船三角翼并不是字面意义上的翼面，相对较小且很轻，不产生升力，只用来平衡飞船，保证其再入大气层时不会让发动机部分首先再入。

• 主储罐将被排放到真空状态，BFR飞船外部具备很好的隔热性能(主要是为了重返大气层的隔热)，BFR飞船头部将大部分指向太阳，所以预计很少有热量会到达头部舱段。也就是说，推进剂也可通过少量的蒸发来冷却。下一步，BFR飞船可能会增加一个低温冷却器。

• 最佳质量比是通过不在一个盒子里建造一个盒子来实现的。推进剂储罐需要是圆柱体的，以达到远程质量效率，而且其必须承载上升负载，所以最低质量的解决方案只是将隔热板直接安装在储罐壁上。

• BFR飞船尾部新增控制推进器的设计将比SpaceX公司应用在载人龙飞船上的超级天龙座(SuperDraco)发动机更接近猛禽发动机的主燃烧室，并将采用增压方式，以实现尽可能低的冲力位(没有涡轮泵旋转延迟)。

• BFR油轮版飞船计划重新设计为一款具有极高满载/空载比的专用油轮飞船。

• 顶部储罐位置和大小的变化是为了避免管线过于复杂，当前设计并非最优设计，计划有进一步的细化。

• 环境辐射损害对BFR飞船的运输时间来说并不重要，仍然只需要一个内置在BFR飞船里的太阳风暴避难所。

• 作为系统的关键部分，SpaceX为推进剂设计的原位资源利用(ISRU)系统已经进行了大量工作。

  
  

• BFR总高度从2017年的106m增至118m;

• BFR在全复用状态下的近地轨道运力设计超过100t;

• BFR飞船总高度从2017年的48m改为55m(含尾翼);

• BFR飞船内部加压区由2017年的825m³增至大于1000m³，甚至最高可达1100m³;

2018年9月公布的BFR飞船外形概念图

• BFR飞船尾部把2017年设计的一对三角翼更换为3个在翼尖设有着陆区的更大尾翼，其中2个为驱动式尾翼，而着陆区设计为位于翼尖的伸缩式着陆腿;

• BFR飞船头部计划增设2个可动式前翼，以配合尾翼在进入大气层时改善气动控制;

• BFR飞船发动机舱外围增加了一圈货舱，总体积约88m³；

• BFR飞船由2017年6台发动机(2海平面+4真空型)改为7台与BFR助推器相同的猛禽(海平面)发动机，发动机通用化是为了降低研制风险和成本，而真空型猛禽发动机可能计划在以后重新加入。

• 不锈钢可耐高温;

• 坚固的陶瓷瓦，可实现最大的隔热区域;

• 完全可重复使用，维护成本低;

• 支持快速生产和安装。

• 不锈钢低温下强度会提高到常温下的约2倍，从而缓解了其密度较大的问题。

• Starship热防护方式回归到了航天飞机式的隔热瓦设计，采用新一代TOFROC(整体增韧抗氧化复合结构)防热材料;不锈钢熔点远高于铝合金(差一个数量级);因此，Starship背风面无需隔热处理，而同时迎风面由于不锈钢的高熔点可使用更薄的隔热瓦，相比之下采用不锈钢比使用铝合金使整船更轻。

• 不锈钢成本低，每吨约2500美元，而碳纤维每吨高达13万美元。

• 不锈钢材料易于焊接加工，而猎鹰9号使用的铝锂合金或是更先进的碳纤维强度虽然很高，但维修难度可能在地球之外极高。

01:57

2019年9月公布的Starship发射模拟动画

2020年3月，SpaceX发布《Starship用户手册(第一版)》，详细参数了Starship系统运载能力等。

2020年3月16日，Super Heavy高度微增到70m，因此整个星船系统为120m。起飞重量约5000公吨(metric ton，MT)。

2020年8月7日，星船系统总高度又微增到约122m(394ft)，其中Super Heavy因增加固定式着陆腿而增高约2m。

2021年5月29日，Super Heavy助推器上最初计划配备有29台猛禽发动机，2021年晚些时候增加到32台，同时每台发动机的推力也会增加。长期目标是>7500t推力;T/W(推重比)~1.5。

图表：截至2021年7月的Starship多代关键参数对比

(注：由于BFR于2018年更名为Starship，所以将2018年BFR设计并入Starship。)

资料来源：调研整理

2020年10月24日曝光的网友自制Starship多代对比效果图(来源：NSF/Lamontagne)

总结

从上表和上图可以看出，SpaceX的Starship系统在设计之初的技术指标非常大胆，但中途趋于保守，然而在原型机建造与试验开始后恢复了部分技术指标，并且结合建造与试验结果进行了微调，最终基本定型，虽然后期也不排除在一定的飞行试验后再次调整的可能性，但只不过不可能是大改;星船系统在技术上大胆创新，包括不锈钢作为主体材料、三十余台发动机并联、尾翼/舵面与着陆腿融合、复杂储罐布局等，中间也有所迭代优化，最终通过Starship原型机飞行试验验证了部分设计。总之，Starship系统的设计演变践行了快速迭代的理念，通过原型建造与试验等，使设计指标与技术实现相平衡，最终完成定型设计，值得学习借鉴。

参考文献

[1] VIDEO: Elon Musk interview.

[2] SpaceX Chief Eyes Huge Mars Colony.

[3] Elon Musk Interview – AskMen.

[4] I am Elon Musk, CEO/CTO of a rocket company, AMA!

[5] Making Life Multiplanetary.

[6] Making Humans a Multiplanetary Species.

[7] First Private Passenger on Lunar Starship Mission.

[8] Starship Update.