“星舰”再扫首飞“拦路虎”，大胆创新未来可期

1月24日，美国SpaceX公司的“星舰”第一级B7和第二级S24成功完成了首次湿彩排，并加注了约4860吨低温推进剂，全重超过5000吨，进一步验证了发射流程及发射场运作程序。至此，“星舰”首次入轨级发射又扫除了一项障碍，科研人员正在为未来不远的首飞进行最后准备。“星舰”采用了一系列先进技术和全新的研发思路，如果首飞成功，有望收获广阔的应用前景。

追求低成本 打造高性能

重型火箭凭借着强大的运载能力和出色的高轨道任务适应性，成了各国航天的重点关注对象。不过，传统的重型火箭面临着综合成本过高等问题。为此，美国SpaceX公司选择了相当激进的技术路线，推出了“星舰”，希望能显著降低重型火箭的运营成本。

“星舰”合体开展湿彩排

据公开资料显示，“星舰”高约120米，箭体直径达9米，货物储存空间和航天员活动空间非常充裕。根据目标轨道以及选择是否回收，“星舰”的近地轨道运力达到100～250吨不等。

最重要的是，按照SpaceX公司的规划，“星舰”经过高频率重复使用后，单次发射成本有望低于1000万美元，甚至仅需200万美元左右。除了采用火箭回收复用技术外，SpaceX公司还大胆采用了降低前期成本的手段，比如用不锈钢制造原型测试箭体，提高测试效率，降低试错成本；尝试为“星舰”建设专门的流水生产线，以便更高效地开展快速测试并排除故障。

具体来看，“星舰”由两级组成，设计均能回收复用。第一级名为“超级重型助推器”，并联安装了33台液氧甲烷发动机，其中内置13台用来改变推力方向，预计起飞时第一级总推力可达7600吨左右。第二级实际上是集成了6台发动机的飞船，这也是“星舰”的重要结构创新。由于“星舰”第一级拥有多个无法收缩的栅格翼且未装支撑腿架，回收方式发生变化，将精确选定落点，由绰号“筷子夹”的特殊机械臂捕捉回收。

结构创新赋予了“星舰”第二级灵活变型、适应不同任务的能力。例如，载人型“星舰”未来有望运送大量人员长时间驻留在航天器内，并在地球上的点对点之间、近地轨道甚至行星际目的地之间开展往返运送乘客任务。

“星舰”合体开展湿彩排

如果变型为纯粹的货运航天器，“星舰”分别使用双门式和单门式整流罩，可以向近地轨道运送上百吨有效载荷，经在轨加油后，有望达到200吨以上。其中，双门式整流罩主要用于装载大型卫星或者空间望远镜，使“星舰”能将比韦伯空间望远镜更大的载荷送入太空，还规划了轨道回收服务。单门式整流罩主要用于装载二代星链卫星。

开发思维新 首飞屡推迟

显然，“星舰”有望胜任更复杂的任务。2020年4月，SpaceX公司正式参与“阿尔忒弥斯计划”，正在开发可重复使用的月球着陆器，主要用于在月球表面和绕月空间站之间往返运送人员和货物。这款月球着陆器被称作简化版“星舰”，取消了重返大气层所需的襟翼和隔热瓦。这样看来，“星舰”未来有望充当地球和近地轨道之间、月球和绕月轨道之间的“公共航班”。

SpaceX公司曾经展示过更多基于“星舰”的远景方案，尽显雄心壮志。比如，“星舰”设计有超过1000立方米的增压空间，有望规划细分为40多个舱室，包括公共区域、中央储存室、厨房和太阳高能辐射避难所，这意味着“星舰”有潜力发展成“另类空间站”。2018年，“星舰”某种改进设计曝光，配备12个未加压的货物集装箱，还能安装更多插槽，增加发动机。由此可见，“星舰”内部空间大且分配灵活，能够针对不同任务进行多样化变型适配设计。

“星舰”正式首飞之前，爆炸事故屡见不鲜，这是否暗示其开发、测试方法有缺陷呢？

“星舰”第二级完成多次大气层内试飞

答案是未必。“星舰”的开发思维与传统火箭不同，并非一次定型或者深度论证完善的型号，而是采用一系列原型箭体反复测试，总结经验教训，逐步改进，最终达到设计目标。这种在火箭开发上快速迭代的方法酷似“互联网思维”，在航天史上并无先例。因此，数十枚测试箭体都是承担不同任务的“消耗品”，大多数的“宿命”本就是在各种各样的测试中损毁，前提是获取充足的数据。这种“互联网模式”打造的重型火箭可靠性如何？随着SpaceX公司2月4日“最新预告”3月首飞，大家不妨拭目以待。

“星舰”首飞屡遭推迟，这次想要按计划发射，同样面临不小的压力。比如，研制团队接下来要把合体的“星舰”两部分重新拆分，以便同时测试第一级的全部33台发动机。而“星舰”第一级之前仅同时测试过不到一半发动机，研制团队远未掌握足够的数据。

不过，“星舰”首飞成功的概率无疑比以前更大了，一旦成功，意义不容忽视。无论是在近地空间开展大规模航天器部署工程，还是帮助人类更便利地重返月球、登陆火星，甚至降低太空旅行人员的选拔“门槛”，这款巨型航天运输器很可能促使太空事业的未来发生重大变化。（本文原载于《中国航天报·飞天科普周刊》2月4日一版）