高调发布，SpaceX今年要干几件大事

2022年2月11日，美国太空探索科技公司（SpaceX）召开新闻发布会，创史人伊隆·马斯克重点介绍了新一代星舰飞船（Starship）最新进展。此前他成功入选了美国国家工程院发布的2021年度增补院士名单。这一现任世界首富，特斯拉和SpaceX两大明星企业的拥有者，实现了“名利双收” 。这次新闻发布会，也亮点频出。

一、突飞猛进的猛禽二代火箭发动机

发动机是火箭的灵魂，也是SpaceX的核心竞争力，猛禽二代发动机的最新进展是本次发布会的焦点。事实上，星舰从规划伊始就在研发更强大的发动机初代猛禽（Raptor）。相比成就了猎鹰系列火箭的墨林1D（Merlin）液氧煤油推进剂发动机，猛禽将使用液氧甲烷推进剂，推进剂的整体生产和贮存成本大幅降低，不存在液氧煤油燃烧时带来的积碳结焦问题，更适合重复使用。它能实现大范围变推力调节、超高推重比、多发动机并联工作，一款发动机满足星舰的全部动力需求。

猛禽是航天史上第一款大型的投入实用全流量分级燃烧循环火箭发动机，液氧和甲烷有各自独立的动力涡轮机供压，部分推进剂通过管道互相交换。因而，发动机的核心部件涡轮机工作温度更低，整体寿命和可复用性能大幅提高。更重要的是，这种循环允许更大的发动机燃烧室压力，也带来更高的比冲。从账面指标来看，初代猛禽的推重比（200）、燃烧室压力（30 Mpa）和海平面比冲（330秒）等性能大幅超过了传统液氧煤油发动机，处于世界先进水平。

猛禽发动机两个版本的对比强烈（图源：Chris Berdos）

发布会显示猛禽二代的研发进展令人瞩目。整体结构经过大幅优化后更加紧凑高效，管道线路等部件骤减，成本直接降到初代版本的一半左右。推力已经从185吨提升到了230吨。载人的星舰飞船部分推重比大于1，意味着它们足以在未进入太空时让飞船安全逃离，满足载人航天器至关重要的紧急逃逸能力要求。在未来的研发中，预计推力还会进一步增加。一艘星舰组合体要安装近40台发动机，SpaceX也为此新建了生产基地，未来的高效生产线预计将实现每日一台的生产速度。而大规模标准化的量产，也将使得发动机和星舰整体上成本进一步降低。

二、极具创新的“筷子”回收方式，星舰全复用

自从2015年12月实现首次成功回收，截至目前SpaceX已经成功实现了106次火箭一级（助推器）回收，有4枚突破了10次使用，且数据还在不断增加。积累的火箭回收控制经验带来了越来越高的回收成功率和落地精度。在更强猛禽二代发动机的支持下，星舰直接选择了一个更加大胆的方案：让火箭一级和星舰飞船本身飞回发射塔，逐渐悬停后通过巨大的摆架在空中与火箭栅格舵末端结合锁定，从而吊起巨大的火箭。马斯克本人在社交媒体上把这个巨大的塔架结构叫做“筷子（Chopsticks）”，这让人不禁联想到东亚文化中用筷子夹起饭菜的场景。不过它并不是直接把薄弱的火箭外壳夹住，而更像是把悬停到附近的火箭托举起来。

“筷子”既是固定摆架，也是大型起重机（图源：SpaceX）

这种设计直接移除了巨大沉重的着陆腿，避免了发射前期和回收过程中的死重，使得火箭整体运输效率更高。由于火箭直接回收到发射塔架，避免了转运、维护和再组装等过程，复用周期也能极大缩短，整体成本进一步降低。马斯克雄心勃勃介绍到按照现有回收复用策略，星舰的超重助推器能在发射后数分钟即可回收，并在1小时后能再次发射；未来甚至可实现1天发射3艘星舰。如果拥有多个发射场，尤其是远离人口密集区的滨海和海上平台，星舰的发射频率还会进一步提高，安全性提升。拥有超强客运和货运能力的星舰，本身也将变成一种高效的地球上洲际运输方案，这也是星舰最初现身时的宣传远景之一。

星舰的目标是全箭回收，这意味着已经飞回大气层的飞船本身也必须飞回地表，再入过程将面对剧烈的空气冲击和热量累积，对壳体隔热材料、结构强度等提出了巨大的挑战。星舰采取了航天飞机时代的隔热瓦/毯方案，不过航天飞机时代这种轻巧的隔热瓦片价格极高且维护更换周期很长，SpaceX也因此将新一代隔热瓦作为核心研发之一。在过去几年，研发取得了一系列突破性进展，新一代隔热瓦成本低、维护容易、性能更好。甚至美国国家航天局（NASA）和美国空军也都给予了研发合同支持，这些隔热瓦也会应用到美国其他航天任务中。

三、2022年，SpaceX又将迎来大的飞跃

目前，星舰组装完毕，等待进一步测试和全箭首飞。不过，SpaceX依然在等待联邦航空管理局（FAA）的全面环评，后者审核周期已拖延许久。毕竟，星舰是个近40层楼高、近5000吨重的庞然大物，甚至远超阿波罗登月时代的3000吨级土星五号火箭。从发布会信息来看，今年3月就有可能获批，铺平年内全箭首飞测试之路。NASA对星舰颇为信任，目前已授予重返月球计划相关的合同，日本富豪前泽友作也竞拍下了星舰首次月球之旅。而前往火星，则是星舰既定计划，在发布会中马斯克继续描述了他对未来人类火星城市、火星航班和火星全球开发的远景。

星链和猎鹰火箭（图源：SpaceX）

星链，是SpaceX在快速发展的全球高速互联网低轨卫星星座，也是SpaceX市场估值提升和未来盈利的基础。按照马斯克的说法，“为未来征服火星积累利润”。通过低成本的猎鹰9火箭，已有超过2000颗星链卫星进入太空，在25个国家获准提供互联网接入服务。在2022年，SpaceX将保持每月2-3次、每次40-50余颗的快速布网速度，抢占市场份额。随着新版本星链卫星重量提升，猎鹰9火箭的单发运输数量从60颗逐渐下滑到40余颗。星舰服役后，它的运力保守估计高达单次400颗。如果SpaceX预计的星舰单次发射费用降到1000万美元级别、甚至远低于猎鹰9火箭的5000万美元级别，将使得星链发射建造成本骤降，市场竞争力可想而知。

猎鹰9火箭的发射频率预计也将大幅增加至每周一次。一方面，SpaceX自家的星链布网计划已经带来高频发射需求；另一方面，性价比高的猎鹰9火箭在国际商业航天发射市场份额不断提升，也拥有稳定的国际空间站货运和客运合同，同时在高利润的美国军方载荷发射领域资质不断提升。这些都是SpaceX预期今年猎鹰系列火箭发射突破50次的原因，甚至超过2021年全年美国发射次数。目前来看，开年7周内SpaceX确实完成了7次发射，周均一次。

猎鹰重型火箭（图源：SpaceX）

现役世界第一的猎鹰重型火箭自2019年6月完成第三次发射后已经沉寂快三年，而今年预计将迎来新版本回归，完成5-6次发射。其中的3次为美国空军载荷，1次为“太空探矿”的灵神号，以及1-2次大型商业通信卫星。这款低轨运力高达64吨的火箭在军方载荷市场的进步明显，单次发射报价在1.3-1.5亿美元左右，大幅低于美国联合发射同盟。

不过，SpaceX并非完全一帆风顺。正如新闻发布会中马斯克在开头就提到的，各国政府如今在航天上的投入在总经济的占比，反而在不断下降。与此同时，各商业航天势力如雨后春笋般崛起，行业竞争愈发激烈，瓜分蛋糕。依赖NASA和军方等政府采购的高利润项目是SpaceX顺利发展的重要原因，随着NASA主导的新火箭、飞船和月球空间站逐渐成熟，对SpaceX的支持力度必将变化，也直接影响它的发展前景，我们仍需拭目以待。