听说马斯克的星舰有个俄罗斯祖先？ | 二湘空间
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几周前马斯克的星舰首飞，虽然失败了，但至少仍然达到了马斯克对他的预期。现在失败的原因也已经被查明了，马斯克也忙着对星舰的整个系统加以各种各样的修正，几个月之后肯定还会有新的试飞。当然，能否成功我仍然不敢确定，因为仍然有可能出现一些之前没有出现过的问题。但有一点是肯定的：马斯克会在星舰这条路上继续走下去。
那接下来的问题就是:怎么海北尬生没有发文？他之前不是写过好几篇关于航天的文章吗（海北尬生专辑）？
好吧，我不得不承认，我的确没有写什么东西出来。但这是有原因的:我毕竟不是职业的公号作者，我是个大学生而已，我有我的课业任务需要完成。星舰发射的那段时间，恰恰是我比较忙的时候，整个4月份，我总共只写了两篇文章。除此之外还有一个问题:关于星舰，想说的东西真的是太多了，那问题就是:该怎么说？该从哪儿说？
最终我决定，还是把星舰和spacex分成一个一个的专项来介绍，每一个专项都分别对应一篇文章，这样可以打破一篇文章的字数限制，各位也可以根据自己的爱好，各取所需。今天这篇文章，我想说的是:星舰很有可能并不像我们所认为的那样新颖，正相反，它有可能有一个苏联祖宗。
时间大约是1974~1975年左右。此时阿波罗登月已经结束，美国已经开始论证下一代的载人航天器——我们称之为“太空运输系统space transportation system”，STS，当然它更被人们接受的名字就是航天飞机。苏联人也已经得到了这方面的情报，本着“你有我也要有”的心理和降低航天发射成本的确实需要，他们也开始了这方面的研究。至于具体的细节，可以参照我之前写的《航天的低成本挑战》一文。
必须要承认的是，美国的航天飞机对苏联的航天飞机有重大的参考意义，但以格鲁什科为领导的苏联科学家仍然展现出了极高的素质，没有简单的照抄，这一点比现在的某些同行要好很多。苏联设计出的第1个航天飞机是OK-120，这个设计和美国的航天飞机很像。当然还有很多复杂的非正式方案，这里就都不介绍了。
但是，不是所有的人都支持航天飞机。有不少苏联科学家认为，美国的航天飞机难度太大、风险也太大，而且偏离了现有的技术路线，即使最终真的能够达到低成本的发射，也很有可能无法平衡掉极高的研制成本。这些人拒绝参加与航天飞机有关的研究，继续研究他们传统的不可回收的运载火箭。不过这样的局面也就持续了一年多，苏联政府很快就下达了研究可重复使用航天器的正式命令。这样，即使最终造出来的东西不是航天飞机，也必须要能够重复使用，因此也必须与原有的运载火箭非常不同。这些人现在该怎么办？
他们很快就抓住了一个措辞上的问题:苏联政府只是要可重复使用航天器，所以他们可以想办法设计一个更贴近传统的运载火箭和飞船返回舱的飞行器，只要它能够完成航天飞机的任务即可。就这样，他们研究出了这样的一个概念:MTK-BI
对于这个设计，所有的资料已经不是用“非常少”能形容的。事实上是，除了我的一本介绍苏联航天飞机计划的书里有这个设计外，我在互联网上根本查不到一点和它有关的资料，甚至找不到一张和它有关的图片。没办法，我只能把书上的图片照下来，放到文章里。大家现在在看的，也应该是互联网上第1次真正的在介绍这个设计。
和原有的航天飞机比，这个设计的最大特点就是没有机翼。但这未必是件坏事:航天飞机的机翼在发射和在轨运行乃至返回的最初的阶段都纯粹是摆设，只有在最后一步的时候才会用到它。因此去掉它，可以显著增加发射时候的载重。同时，机翼复杂的形状让它必须使用复杂的热防护系统，把机翼拿掉，就可以省掉这些麻烦。
当然，没有了机翼，它自然无法像航天飞机那样回到机场，就像飞机那样水平着陆。同时，机翼也是重要的控制面，该如何在降落阶段对飞行器加以控制呢？苏联科学家在他的机身后部加了两个可以折叠的小型机翼，这样就解决了控制的问题。虽然这个设计看起来笨笨的，但是它的横向航程仍然高达1200海里，也就是说，它可以最多偏离预定的着陆地点1200海里开始下降，或者着陆在距离预定地点不超过1200海里之内的任何地方。这一表现十分可观，因为带有机翼的美国航天飞机的横向航程也差不多就是这样。在没有机翼的情况下达到了别人有机翼才能做到的成果，苏联设计师的功底可见一斑。
虽然如此，这么小的机翼还是不足以让它像飞机一样着陆。因此，这个设计干脆放弃了回到机场水平着陆的想法。按照设计，它的小型机翼在发射时是折叠的，在下降再入的阶段会适当展开提供控制力，并于彻底进入大气层后，完全展开。之后后它会打开一前一后两组降落伞，并最终在固体火箭助推器的帮助下把水平方向的速度减到0，机身水平着垂直落地——一如神州或者联盟号飞船的返回舱。
看到这儿，对星舰有些了解的读者，应该已经感到似曾相识了:虽然它在设计上和马斯克的星舰有不少不同，比如尺寸更大、货仓的位置不同、发射时在运载火箭上的位置不同、没有鸭翼，和最明显的——着陆的姿态不同:按照马斯克的想法，星舰在下降到最后几百米时会启动主发动机，让机身旋转90度，从水平状态变成竖直状态，最后竖直着完成垂直着陆，而不是像这个MTK-BI，最后是水平的，但它们的原理是相通的，在概念上，都是融合了运载火箭、载人飞船、带翼的飞机的杂交产物，在飞行的绝大多数阶段也都是相似的，尤其是返回的最初阶段，从控制方法到最终展现出的性能都几乎一样。至少我们可以说，这二者是相似的设计，在所有的航天器里，这二者是相似程度最高的。
不但如此，我们还可以看一看它们机身的设计。MTK-BI的机身截面并非正圆形，而是比较接近圆角的三角形的一种奇怪的形状。这其实是所谓的升力体，在之前那篇介绍航天飞机的文章中，我曾经提到过，根据这个原理设计出的飞行器。这种形状可以产生升力，也可以借助激波保护机身。今天的星舰已经不采用这样的设计了，但我还是找到了星舰最初论证阶段的概念图:
在这5个版本中，最左边的its版本是星舰最初的设计，我们可以明显的看到升力体的设计。
但是，这是否意味着星舰很大程度上借鉴了MTK-BI，乃至于我们可以说星舰干脆就是复活的它，一个抄袭出来的产品呢？我想，这样说是缺乏证据的。最主要的是以下三点:
第一， 虽然星舰和MTK-BI概念上一致，设计上相似，但它们仍然有着显著的不同。我们仍然可以说这是两个完全不同的设计，即使马斯克的员工真的研究并参考了苏联人的作品，我们也绝对无法称之为抄袭，因为他们交出来的作业相较于范本而言，有相当大的不同。
第二， 不是说相似就一定意味着是抄袭的结果。举一个偏激一点的例子，我们每个人虽然长相不同，但肯定还是共同点大于不同点:都是两只左右放置的眼睛，眼睛上面是眉毛，下面是带有两个鼻孔的鼻子，再往下是人中和嘴。虽说如此，如果我们非得说这是某人抄袭了某人才长成这样，那想必也是一种无理取闹的行为。于工程上，因为工程学的背后是相同的物理学原理，因此相似的需求和理念一定会导致相似的设计。比如说我们要设计一款轿车，我们肯定想都不想就会搞出一个有4个轮子、发动机在前，座舱在中并带有后备箱的设计，不会有人把乘员放在前、行李在中间、发动机在后面，因为需求和法规就不允许我们这样做。很多人认为工程师是可以发挥自己想象力的，然而事实并非如此。尽情的发挥想象力，随心所欲的创造，那是艺术家的专利，工程师经常发现一旦需求确定下来，他就没有了多少发挥的空间。就这个例子而言，马斯克和苏联工程师都希望要一个不带机翼的、拥有大载重量的、可重复利用的航天器，因此他们在设计上本来就应该很相似。
第三， MTK-BI的故事毕竟太冷门，很有可能马斯克和他的工程师根本都不知道他的设计还有一个“苏联祖先”。我们无法证明他们知道，更无法证明他们借鉴了这个设计。事实是，除非是雷同到了非抄袭不能解释的程度，我们基本上没有什么理由怀疑别人抄袭——我们拿不出证据来。
MTK-BI可谓来也匆匆，去也匆匆。虽然它相对于传统的航天飞机有各种各样的好处，但它有它的问题:根据苏联科学家的计算，它在返回时机身表面最高温度可以达到1900度，比普通的航天飞机高了四五百度，这样的温度是超过当时的材料的允许的。这个计划被提出仅几个月，苏联就正式确定了，还是要走带翼的航天飞机的路线，这条路线也就正式被废弃了。
当年的那些苏联科学家会怎么看待今天的星舰呢？会不会觉得“兜兜转转，竟然还是回到了这样的路线上”？种种感叹，就是马斯克的星舰最好的点缀。
海北尬生：因其尝求学于北海之北，每不顾环境而放尬言，故起此名也。喜航天，爱读书，本学理工，爱好文学。
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