【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 高天偉】

北京時(shí)間2024年6月6日晚，由SpaceX（美國太空探索技術(shù)公司）研制的星艦超重型火箭在德克薩斯州博卡奇卡進(jìn)行了第四次飛行，并獲得成功：

火箭二級成功進(jìn)入預(yù)定（亞）軌道，并在多塊隔熱瓦脫落以及部分結(jié)構(gòu)破損的情況下，成功進(jìn)行了海面軟著陸。一級也在使用完畢后以比較理想的垂直姿態(tài)，由發(fā)動機(jī)點(diǎn)火減速，在預(yù)定海區(qū)低速濺落。兩級火箭成功著陸，為后續(xù)在陸地著陸和復(fù)用創(chuàng)造了可能性。

本次“星艦”起飛瞬間，從左下方圓點(diǎn)可見第一級有一臺發(fā)動機(jī)未點(diǎn)火

相對于今年3月份進(jìn)行的第三次飛行，這次SpaceX一改以往每次試飛都突飛猛進(jìn)新增大量項(xiàng)目的套路，反而做起減法，取消了在第三次試飛中開展了但結(jié)果不盡理想的艙門開閉和燃料轉(zhuǎn)移測試，將試驗(yàn)重心完全放在一級和二級的回收驗(yàn)證上，這次試驗(yàn)可以說達(dá)到了預(yù)期目的。

這或許意味著星艦項(xiàng)目已經(jīng)到了命運(yùn)攸關(guān)的節(jié)點(diǎn)。而對中國國家隊(duì)和商業(yè)航天賽道上眾多同行來說，該項(xiàng)目目前已經(jīng)帶來了足夠多的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

星艦IFT-4發(fā)射時(shí)序  圖源：SpaceX

前所未有+幾十年未曾質(zhì)變

作為SpaceX乃至美國航天的旗艦產(chǎn)品、人類歷史上體積和運(yùn)力都是最大的火箭，星艦當(dāng)前被兩個(gè)重要任務(wù)所迫切需求：

1. 美國派人重返月球的阿爾忒彌斯計(jì)劃，星艦是目前唯一明確的宇航員“著月”載具，同時(shí)也是整個(gè)項(xiàng)目當(dāng)前最關(guān)鍵瓶頸。任務(wù)鏈條上的其它環(huán)節(jié)，例如負(fù)責(zé)地球 – 月球軌道擺渡的SLS火箭與獵戶座飛船組合體、宇航服等，要么已經(jīng)驗(yàn)證可堪使用，要么相對容易研制。目前，美國載人登月時(shí)間已經(jīng)從2025年左右推遲至至少2027年左右。

SLS火箭  圖源：NASA

2. SpaceX下一代星鏈衛(wèi)星組網(wǎng)。星鏈?zhǔn)荢paceX自有盈利項(xiàng)目，是公司可預(yù)見將來最主要持續(xù)現(xiàn)金流來源。目前，市場已經(jīng)明確下一代產(chǎn)品必須是具備手機(jī)直連功能的大容量衛(wèi)星，單星重量超過一噸。在SpaceX技術(shù)路徑中，新一代衛(wèi)星只與星艦適配。如果星艦遲遲無法投入使用，SpaceX有可能在這一輪競賽中被雄心勃勃的中國以及美國“友商”超越。

星鏈  圖源：pixabay

以上兩個(gè)項(xiàng)目一個(gè)關(guān)乎政治、一個(gè)關(guān)乎財(cái)務(wù)，都是SpaceX切身利益的生命線（相比之下，馬斯克畫的“移民火星”之類大餅可有可無）。

這兩個(gè)任務(wù)，都要求星艦?zāi)軌蛞詷O高密度發(fā)射（幾天一次乃至高峰時(shí)一天幾次），因此一級和二級箭體都必須能夠快速重復(fù)使用，方有可能完成周轉(zhuǎn)。而SpaceX為這箭體回收選擇的是“前所未有+幾十年未曾質(zhì)變”的hard模式技術(shù)方案。

先說“前所未有”。兩級箭體完成任務(wù)后，都將先后返回發(fā)射場，在緩慢垂直下降過程中“掛”在發(fā)射塔架上的筷子造型回收臂上（看起來是夾住，其實(shí)是掛?。??；厥毡垭S后將兩級箭體轉(zhuǎn)移到發(fā)射臺并重新組合。工作人員檢查處理箭體后，火箭再次發(fā)射。這項(xiàng)操作對火箭飛行精度、發(fā)動機(jī)可靠性、地面設(shè)備可靠性都提出了極高要求。一旦出現(xiàn)意外火箭爆炸摧毀發(fā)射設(shè)施，甚至?xí)缯麄€(gè)任務(wù)。

以登月任務(wù)為例，星艦需要進(jìn)行5-10次接力加油，才能接力為最終登月提供足夠燃料。一旦發(fā)射中斷，登月任務(wù)只能停止。配圖是星艦掛在回收臂上的情景，箭體外部的專用掛點(diǎn)可以承受重量

與“前所未有的回收方式”不同，星艦二級從太空重返大氣層，用于抵抗上千度氣動加熱的技術(shù)，則是與幾十年前航天飛機(jī)類似的隔熱瓦，總計(jì)將近2萬片，一片一片貼在箭體外部。馬斯克本人表示，哪怕其中一塊破損或者脫落，都有可能導(dǎo)致災(zāi)難，而此前的試飛中，火箭離地時(shí)瓦片就嘩啦嘩啦掉落。

隔熱瓦破損脫落是“星艦”面臨的重大困擾

2003年，哥倫比亞號航天飛機(jī)由于隔熱瓦破損而在返回途中失事，因此航天飛機(jī)大小的航天器也被認(rèn)為是目前隔熱瓦技術(shù)的邊緣。星艦二級尺寸遠(yuǎn)大于航天飛機(jī)，而目前除了“蠻力把瓦片貼牢一些”以外，還暫時(shí)看不出SpaceX有本質(zhì)性革新解決方案。今天的試驗(yàn)，直播中依然可見隔熱瓦大量破損并導(dǎo)致翼面等結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損。最后的“成功”依然有僥幸因素，估計(jì)未來SpaceX和監(jiān)管方仍然“緊盯”其可靠性。

2003年2月1日，哥倫比亞號解體后碎片劃空而過

讀過《馬斯克傳》的朋友或許記得，馬斯克是“追求極限自加壓”的典型?？蛻簟⒈O(jiān)管機(jī)構(gòu)或者同事要求做到100分，馬斯克總會設(shè)法“逼迫”團(tuán)隊(duì)做到120分甚至更高。星艦第四次試飛項(xiàng)目“縮水”好像與此背道而馳，或許說明可靠回收復(fù)用已經(jīng)到了火燒眉毛的地步，以至于馬斯克都排除了無關(guān)試驗(yàn)，以便集中火力解決主要矛盾。下一次試驗(yàn)，這點(diǎn)或許依舊。

星艦即便止步當(dāng)前，亦具有重大借鑒意義

“前所未有+幾十年未曾質(zhì)變”的星艦最終能否達(dá)到讓各方徹底滿意的可靠性，讓我們拭目以待。不過，就算星艦止步于目前狀態(tài)，對于美國航天來說也已經(jīng)是巨大進(jìn)步，對我國也有重大借鑒意義。

星艦證明了超重型火箭的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

如果我們不考慮回收復(fù)用，而是把星艦當(dāng)作一次性火箭，按照美國和中國通行標(biāo)準(zhǔn)，之前的第三次試飛即已滿足“進(jìn)入預(yù)定（亞）軌道并發(fā)出星箭分離信號“，可以算作試驗(yàn)成功。據(jù)我國天儀研究院負(fù)責(zé)人楊峰以及國外航天咨詢?nèi)耸繙y算，目前星艦單次飛行的成本應(yīng)該在1.5億美元以內(nèi)，僅相當(dāng)于另一型登月火箭SLS單次發(fā)射成本22億美元的不到1/10，而SLS還是由美國航空航天局NASA抓總研制、設(shè)計(jì)運(yùn)力只有大約2/3；除此以外，多臺發(fā)動機(jī)并聯(lián)、不銹鋼箭體等關(guān)鍵技術(shù)也在通過星艦項(xiàng)目得到驗(yàn)證。

因此，即便一次性使用的星艦，也足夠穩(wěn)固美國全球航天運(yùn)力頭號強(qiáng)國地位（把單箭入軌能力從100噸拉高到200噸），也為我國超重型火箭發(fā)展提供了虛心觀察、學(xué)習(xí)、理解、創(chuàng)新乃至超越的對象。

也許正是在這個(gè)意義上，中國航天科技集團(tuán)在去年的一篇文章中提及：

對標(biāo)SpaceX，集團(tuán)公司在發(fā)展理念上、科研生產(chǎn)模式上、關(guān)鍵核心技術(shù)上、質(zhì)量效率效益上存在明顯差距和不足，整體上大而不強(qiáng)、大而不優(yōu)，這與我們在航天領(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國目標(biāo)還相去甚遠(yuǎn)，每個(gè)航天人對此要懷有深深的危機(jī)感，堅(jiān)決克服驕傲自滿的情緒，堅(jiān)決摒棄盲目自大的心態(tài)，永不自滿、永不自大。

外國網(wǎng)友制作的部分重型火箭對比。最右側(cè)為星艦，中間SLS Block 1是當(dāng)前的SLS火箭，最左側(cè)的是航天飛機(jī)

星艦給科研帶來了啟發(fā)。哪怕短短10年前，30余臺發(fā)動機(jī)并聯(lián)的設(shè)計(jì)由于力熱環(huán)境過于復(fù)雜，被認(rèn)為是航天工程禁區(qū)；不銹鋼密度較大，被認(rèn)為不適合用于制造火箭。但目前，這些禁忌都已經(jīng)被星艦打破。如果把范圍擴(kuò)大到全公司，SpaceX還把火箭回收復(fù)用、超大規(guī)模低軌星座、高密度發(fā)射等以往未曾實(shí)用的產(chǎn)品或者做法變成現(xiàn)實(shí)。

事實(shí)上，其中相當(dāng)一部分突破，包括我國在內(nèi)的世界其它航天力量也早有所認(rèn)知甚至嘗試，例如火箭回收技術(shù)，上世紀(jì)60年代的教材即有論述；大型低軌星座，我國在2018年前后就有構(gòu)想甚至發(fā)射了驗(yàn)證星，但最終率先形成氣候的，只有SpaceX一家。背后原因，是企業(yè)領(lǐng)袖個(gè)人能力？是美國航天技術(shù)存量優(yōu)勢？是官方與市場有機(jī)融合的體制機(jī)制？還是另有其他？

星艦的研制，為我們探索航天戰(zhàn)略、管理、技術(shù)和運(yùn)營的更優(yōu)路徑提供了一扇觀察窗——無論該項(xiàng)目最終是否成功。

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