在經(jīng)歷首飛推遲之后，星艦系統(tǒng)將于北京時間4月20日21:28至22:30進行下一次入軌首飛嘗試。作為一型具有開創(chuàng)意義的重型運載火箭，星艦系統(tǒng)在很多方面引領了世界運載火箭的發(fā)展，比如在回收復用上已經(jīng)做到了極致。

世界航天史上第一型全復用運載火箭

作為商業(yè)航天企業(yè)，太空探索技術集團公司（SpaceX）成立之初就以低成本發(fā)射為目標，實現(xiàn)的最主要途徑是做到運載火箭的多次回收復用。目前，太空探索公司“獵鷹”系列火箭“獵鷹九號”和“重型獵鷹”芯一級、芯級助推器、整流罩都已經(jīng)實現(xiàn)了回收復用，成為世界第一個實現(xiàn)重復使用的運載火箭系列，但是“獵鷹”芯二級還是一次性的消耗品，所以現(xiàn)役“獵鷹”系列火箭只能稱為部分重復使用運載火箭。

為了進一步降低單位發(fā)射成本，到了星艦系統(tǒng)，太空探索公司進行了較為徹底的回收復用設計。星艦系統(tǒng)采用兩級串聯(lián)構型，芯一級被稱為“超級重型”（Super Heavy），芯二級被稱為“星艦”(Starship)，廣義上的“星艦”指的是星艦系統(tǒng)，狹義上的“星艦”指的就是火箭芯二級。在實際飛行過程中，芯一級每次任務后都會返回發(fā)射場，使用四個不銹鋼柵格舵控制姿態(tài)、落點，最終使用發(fā)射場的夾持裝置（Mechazilla）夾住柵格舵完成回收。與“獵鷹”芯一級不同的是，星艦系統(tǒng)芯一級在兩次發(fā)射之間僅需較少的維護甚至不需要維護。

此前，“獵鷹”火箭之所以沒有實現(xiàn)芯二級（末級）回收復用，主要礙于回收難度和回收成本，而“星艦”系統(tǒng)則突破了二級回收的技術障礙。對于星艦系統(tǒng)二級而言，回收的主要難度在于如何應對重返大氣層的燒蝕作用，二級在表面覆蓋隔熱瓦。在再入大氣層時，二級有隔熱瓦覆蓋的一面向前再入，并保持腹部朝下。與航天飛機的隔熱瓦不同，星艦的隔熱瓦規(guī)格較為統(tǒng)一。雖然星艦隔熱瓦不是一次性的，但卻是消耗性的，可能是星艦系統(tǒng)重復使用過程中唯一需要更換的部件。

把重復使用做到極致

在傳統(tǒng)的火箭設計中，末級頂端是儀器艙，儀器艙上覆蓋載荷艙，載荷艙上安裝有效載荷支架，最后在載荷艙與衛(wèi)星組合體外面的是整流罩。而星艦系統(tǒng)二級是一個不同尋常的二級，它將傳統(tǒng)的整流罩與二級合為一體。在發(fā)射過程中，無需拋棄整流罩，僅需打開整流罩完成衛(wèi)星釋放工作，然后使整流罩歸位，最后將整流罩與二級一并實現(xiàn)回收復用，簡化了回收工作，降低了發(fā)射成本。

“獵鷹”系列火箭開啟的是世界運載火箭重復使用的大門，引領了世界運載火箭重復使用的趨勢。而星艦系統(tǒng)則是在“獵鷹”火箭實踐的基礎上向前邁進了一大步，將實現(xiàn)芯一級、芯二級、整流罩全要素回收復用，是世界第一型完全可重復使用的運載火箭。

按照目前的規(guī)劃，星艦系統(tǒng)分為測試版星艦（原型機）、登月版星艦等多個版本。當前首飛使用的就是測試版星艦，已建造（或測試）超過24臺；登月版星艦為“阿爾特彌斯”計劃載人登陸系統(tǒng)（Human Landing System，HLS）所使用，2025年將被“阿爾特彌斯3號”任務用于環(huán)月軌道至月表的往返。

作為客貨兩用的運載火箭，在載人之前，星艦系統(tǒng)可能需要經(jīng)歷上百次的飛行，以不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，通過“小步快跑、快速迭代”的方式，使星艦系統(tǒng)成為足夠可靠、足夠成熟、足夠安全的運載火箭，為大規(guī)模的太空開發(fā)提供值得信賴的運載工具。

作者：大白高國