高天伟 | 星舰第四飞终于成功：关乎SpaceX的两条生命线，对中国有哪些借鉴？

【文/观察者网专栏作者 高天伟】

北京时间2024年6月6日晚，由SpaceX（美国太空探索技术公司）研制的星舰超重型火箭在德克萨斯州博卡奇卡进行了第四次飞行，并获得成功：

火箭二级成功进入预定（亚）轨道，并在多块隔热瓦脱落以及部分结构破损的情况下，成功进行了海面软着陆。一级也在使用完毕后以比较理想的垂直姿态，由发动机点火减速，在预定海区低速溅落。两级火箭成功着陆，为后续在陆地着陆和复用创造了可能性。

本次“星舰”起飞瞬间，从左下方圆点可见第一级有一台发动机未点火

相对于今年3月份进行的第三次飞行，这次SpaceX一改以往每次试飞都突飞猛进新增大量项目的套路，反而做起减法，取消了在第三次试飞中开展了但结果不尽理想的舱门开闭和燃料转移测试，将试验重心完全放在一级和二级的回收验证上，这次试验可以说达到了预期目的。

这或许意味着星舰项目已经到了命运攸关的节点。而对中国国家队和商业航天赛道上众多同行来说，该项目目前已经带来了足够多的经验借鉴。

星舰IFT-4发射时序  图源：SpaceX

前所未有+几十年未曾质变

作为SpaceX乃至美国航天的旗舰产品、人类历史上体积和运力都是最大的火箭，星舰当前被两个重要任务所迫切需求：

1. 美国派人重返月球的阿尔忒弥斯计划，星舰是目前唯一明确的宇航员“着月”载具，同时也是整个项目当前最关键瓶颈。任务链条上的其它环节，例如负责地球 – 月球轨道摆渡的SLS火箭与猎户座飞船组合体、宇航服等，要么已经验证可堪使用，要么相对容易研制。目前，美国载人登月时间已经从2025年左右推迟至至少2027年左右。

SLS火箭  图源：NASA

2. SpaceX下一代星链卫星组网。星链是SpaceX自有盈利项目，是公司可预见将来最主要持续现金流来源。目前，市场已经明确下一代产品必须是具备手机直连功能的大容量卫星，单星重量超过一吨。在SpaceX技术路径中，新一代卫星只与星舰适配。如果星舰迟迟无法投入使用，SpaceX有可能在这一轮竞赛中被雄心勃勃的中国以及美国“友商”超越。

星链  图源：pixabay

以上两个项目一个关乎政治、一个关乎财务，都是SpaceX切身利益的生命线（相比之下，马斯克画的“移民火星”之类大饼可有可无）。

这两个任务，都要求星舰能够以极高密度发射（几天一次乃至高峰时一天几次），因此一级和二级箭体都必须能够快速重复使用，方有可能完成周转。而SpaceX为这箭体回收选择的是“前所未有+几十年未曾质变”的hard模式技术方案。

先说“前所未有”。两级箭体完成任务后，都将先后返回发射场，在缓慢垂直下降过程中“挂”在发射塔架上的筷子造型回收臂上（看起来是夹住，其实是挂住）。回收臂随后将两级箭体转移到发射台并重新组合。工作人员检查处理箭体后，火箭再次发射。这项操作对火箭飞行精度、发动机可靠性、地面设备可靠性都提出了极高要求。一旦出现意外火箭爆炸摧毁发射设施，甚至会毁灭整个任务。

以登月任务为例，星舰需要进行5-10次接力加油，才能接力为最终登月提供足够燃料。一旦发射中断，登月任务只能停止。配图是星舰挂在回收臂上的情景，箭体外部的专用挂点可以承受重量

与“前所未有的回收方式”不同，星舰二级从太空重返大气层，用于抵抗上千度气动加热的技术，则是与几十年前航天飞机类似的隔热瓦，总计将近2万片，一片一片贴在箭体外部。马斯克本人表示，哪怕其中一块破损或者脱落，都有可能导致灾难，而此前的试飞中，火箭离地时瓦片就哗啦哗啦掉落。

隔热瓦破损脱落是“星舰”面临的重大困扰

2003年，哥伦比亚号航天飞机由于隔热瓦破损而在返回途中失事，因此航天飞机大小的航天器也被认为是目前隔热瓦技术的边缘。星舰二级尺寸远大于航天飞机，而目前除了“蛮力把瓦片贴牢一些”以外，还暂时看不出SpaceX有本质性革新解决方案。今天的试验，直播中依然可见隔热瓦大量破损并导致翼面等结构出现破损。最后的“成功”依然有侥幸因素，估计未来SpaceX和监管方仍然“紧盯”其可靠性。

2003年2月1日，哥伦比亚号解体后碎片划空而过

读过《马斯克传》的朋友或许记得，马斯克是“追求极限自加压”的典型。客户、监管机构或者同事要求做到100分，马斯克总会设法“逼迫”团队做到120分甚至更高。星舰第四次试飞项目“缩水”好像与此背道而驰，或许说明可靠回收复用已经到了火烧眉毛的地步，以至于马斯克都排除了无关试验，以便集中火力解决主要矛盾。下一次试验，这点或许依旧。

星舰即便止步当前，亦具有重大借鉴意义

“前所未有+几十年未曾质变”的星舰最终能否达到让各方彻底满意的可靠性，让我们拭目以待。不过，就算星舰止步于目前状态，对于美国航天来说也已经是巨大进步，对我国也有重大借鉴意义。

星舰证明了超重型火箭的可行性和经济性。

如果我们不考虑回收复用，而是把星舰当作一次性火箭，按照美国和中国通行标准，之前的第三次试飞即已满足“进入预定（亚）轨道并发出星箭分离信号“，可以算作试验成功。据我国天仪研究院负责人杨峰以及国外航天咨询人士测算，目前星舰单次飞行的成本应该在1.5亿美元以内，仅相当于另一型登月火箭SLS单次发射成本22亿美元的不到1/10，而SLS还是由美国航空航天局NASA抓总研制、设计运力只有大约2/3；除此以外，多台发动机并联、不锈钢箭体等关键技术也在通过星舰项目得到验证。

因此，即便一次性使用的星舰，也足够稳固美国全球航天运力头号强国地位（把单箭入轨能力从100吨拉高到200吨），也为我国超重型火箭发展提供了虚心观察、学习、理解、创新乃至超越的对象。

也许正是在这个意义上，中国航天科技集团在去年的一篇文章中提及：

对标SpaceX，集团公司在发展理念上、科研生产模式上、关键核心技术上、质量效率效益上存在明显差距和不足，整体上大而不强、大而不优，这与我们在航天领域率先实现强国目标还相去甚远，每个航天人对此要怀有深深的危机感，坚决克服骄傲自满的情绪，坚决摒弃盲目自大的心态，永不自满、永不自大。

外国网友制作的部分重型火箭对比。最右侧为星舰，中间SLS Block 1是当前的SLS火箭，最左侧的是航天飞机

星舰给科研带来了启发。哪怕短短10年前，30余台发动机并联的设计由于力热环境过于复杂，被认为是航天工程禁区；不锈钢密度较大，被认为不适合用于制造火箭。但目前，这些禁忌都已经被星舰打破。如果把范围扩大到全公司，SpaceX还把火箭回收复用、超大规模低轨星座、高密度发射等以往未曾实用的产品或者做法变成现实。

事实上，其中相当一部分突破，包括我国在内的世界其它航天力量也早有所认知甚至尝试，例如火箭回收技术，上世纪60年代的教材即有论述；大型低轨星座，我国在2018年前后就有构想甚至发射了验证星，但最终率先形成气候的，只有SpaceX一家。背后原因，是企业领袖个人能力？是美国航天技术存量优势？是官方与市场有机融合的体制机制？还是另有其他？

星舰的研制，为我们探索航天战略、管理、技术和运营的更优路径提供了一扇观察窗——无论该项目最终是否成功。

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