星舰下半截并联33台引擎，会重蹈N1的覆辙吗？长九也改用类似

　　最近，马斯克的星舰下半截，也就是计划安装33台猛禽发动机的超级重型火箭点火成功了，虽然这次B3样机仅仅只是静态点火，并未起飞，而且测试的也仅仅只是3台猛禽发动机，但它意味着星舰距离飞出大气层又近了一步。
　　超级重型静态点火瞬间
　　而说到超级重型，除了推力超过此前美国登月火箭土星5之外，采用300系列不锈钢制造箭体之外，最大的特点就是它的33台发动机采用并列的方式，这让人想起苏联失败的N1火箭，在21世纪的今天，马斯克和SpaceX为何要复古这一被证明是失败的火箭设计？超级重型和完整版星舰会重蹈N1火箭的覆辙吗？
　　超级重型会重蹈N1的覆辙吗？
　　在回答这个问题之前，让我们先回忆一下当年的N1火箭。上世纪50年代末60年代初，为抢先实现载人登月和火星探测，苏联决定研制一枚人类历史上推力最大的火箭，最大推力达到4500吨、最大发射质量2800吨，而火箭高105米、最大直径17米，可谓是庞然大物。
　　N1是人类历史迄今为止推力最大的火箭
　　为实现如此巨大的推力，N1的第一级并联了30台液氧煤油NK15（NK33）发动机（一开始是24台），其中外环24台，用于控制火箭的俯仰和偏航，而中间6台，则用来控制火箭的滚转。另外，火箭的第二级也安装了8台NK15V液氧煤油发动机，第三级还有4台NK21液氧煤油火箭发动机。
　　N1一级的发动机
　　这样的设计在人类航天史上是空前的，特别是第一级30台发动机的并联，给火箭的设计带来空前的复杂性，在随后的4次发射中，4次全部爆炸，不仅付出了重大的人员牺牲和财产损失，同时也导致苏联整个载人登月项目的失败和超重型火箭项目的一蹶不振。
　　N1点火瞬间
　　N1失败的原因是多方面的，比如政治任务重、研发时间短、总设计师换人、缺少科学试验步骤、设计理念不一样、中途修改设计，将一级火箭发动机从24台增加到30台等等。而从技术角度来说，最大的锅的确要由30台并列的发动机来背，因为它导致了火箭结构设计、燃料管道设计极其复杂。
　　N1失败的原因是多方面的
　　更为致命的是，30台发动机并列，大大降低了火箭的整体稳定性。这非常好理解，比如一台发动机的稳定性达到99，那么30台并列之后，它的整体可靠性将会降到74，这么多发动机，只要一台出现问题，就会引发连锁反应，以至于最后不可收拾。而也正因为如此，所以当大家看到马斯克的星舰下半截计划并联33台发动机时，马上就会想到失败的N1火箭，并认为它也会和N1一样不靠谱。
　　但是这个理论并不一定正确
　　实际上，上世纪五六十年代的苏联不行，并不意味着21世纪20年代的SpaceX也不行，因为现在的计算机和自动控制系统、材料，都和以前不可同日而语了，我们不能刻舟求剑。比如SpaceX的重型猎鹰3次发射，3次全部成功，其中一次一级火箭就要27台并联的发动机。
　　重型猎鹰也并联了27台发动机
　　不仅如此。多台发动机并联，还赋予火箭更大的冗余和更强的纠错能力，比如猎鹰9火箭在2012年和2020年的两次发射中，都出现了一台发动机爆炸的情况，但是发射仍然成功了。实际上，猎鹰9的动力冗余设计允许两台发动机失效，这显然超过了常规火箭的极限。
　　猎鹰9两次发生一台发动机爆炸
　　星舰下半截密密麻麻的发动机
　　苏联N1火箭失败最关键的原因，不是30台发动机并联，而是没有解决多台发动机共振的问题。比如1969年2月21日第一枚N1发射时，先是两台发动机熄火，火箭通过调整推力，抵消了负面影响。升空后25秒，燃烧室又出现压力不足，火箭通过涡轮泵自动增大功率，解决了问题。可是当66秒时，剩余28台发动机功率过载，导致管路系统出现高频振动之后，火箭仅坚持了3秒就发生了大爆炸。
　　N1更大的问题是共振
　　N1在研制的时候，为了赶在美国之前载人登月，连台架共振实验都没有做，如果SpaceX解决了火箭的共振问题，星舰就有可能取得成功。实际上，马斯克也曾担心过重型猎鹰在跨音速飞行的时候，3枚箭芯之间产生共振问题，但事实证明，他们获得了成功。
　　重型猎鹰也曾担心过共振问题
　　最后，还要多说一句，据媒体披露，我国正在研制中的长征9重型运载火箭，也调整了方案，在2021最新版的设计方案中，采用了和星舰下半截类似的多台发动机并联方案，相信我们的科学家，肯定比咱们键盘侠更聪明，考虑问题更周全。
　　长9也改用多发并联的方案