2022年是SpaceX公司全球矚目的星際飛船(Starship)首次進入軌道的一年。去年5月,星際飛船的原型機首次在試飛中成功着陸。未來星際飛船将成為人類登陸月球和火星的重要工具。

發射成本降至1000萬美元
剛剛當選美國工程院院士的SpaceX公司CEO馬斯克,周四在德克薩斯州的火箭發射基地發表演講,表達了讓人類成為星際物種的願景,但馬斯克透露的有關星際飛船軌道飛行的細節仍然很少。
馬斯克發表講話的時候,星際飛船正在完成最後堆疊,接近400英尺的高度将比紐約的自由女神像更高,在德州博卡奇卡的夜空中顯得格外壯觀。
馬斯克透露,星際飛船的一次發射的成本在未來兩三年内有望降至1000萬美元左右,并最終低至200萬美元,幾年前,每架獵鷹9号火箭一次的發射成本約為6200萬美元。
火箭的重複回收利用是降低發射成本的關鍵。馬斯克曾預測,一級火箭能夠重複利用100次,引擎可以至少重複用10次。
根據馬斯克收集的網友資料,SpaceX火箭過去總共成功發射了144次,成功着陸達106次,重複飛行驗證次數達到83次。
針對外界關注的星際飛船何時首飛,馬斯克最新預測是在今年2月的某個時間,此前首次軌道試飛的日期已被推遲數次,原因包括火箭重型引擎(Super Heavy)的設計面臨的挑戰以及監管機構的冗長審查等。
今年發射目标:50次
在最新的演講中,馬斯克還預測今年星際飛船的目标将是50次發射。他估算稱,如果每周發射3次,那麼一年可以将超過1.5萬噸物資發射至軌道;而如果每天發射3次,一年可發射超過10萬噸物資;如果有10個星際飛船,一年發射量物資的總品質可超過百萬噸,這有助于實作從地球向火星運送物資的願景。
與美國宇航局NASA将宇航員送上月球的火箭土星5号相比,星際飛船的設計功率大約是土星5号的兩倍,而且直徑比其他軌道航天器更寬,達到30英尺,這意味着可以運輸大量貨物或人。
頻繁發射星際飛船将是SpaceX最終實作發射任務商業化的關鍵,但要尋找客戶來填補火箭巨大的有效載荷容量将是一項挑戰。
追蹤發射市場的分析公司Bryce Tech首席執行官克裡斯滕斯(Carissa Christensen)表示:
“星際飛船的有效載荷能力巨大,如今這麼大的火箭沒有那麼多商業用途。隻有在發射成本足夠低的時候,它沒有接近滿載的發射才是有意義的。”
今年1月,美國空軍向SpaceX提供了超過1億美元的資金,用于研究将航天器用作貨運飛船,可以在幾分鐘内将物資部署到世界各地,進行點對點運輸。不過這個概念的合理性和邏輯性仍然有待驗證。
此前,SpaceX已經在大約6英裡的高度試射了五艘星際飛船上半部分的原型機,但隻有最後一次的原型機實作了成功着陸,前四次要麼在地面上爆炸,要麼在飛行中爆炸。而最終的成功也展示了馬斯克火箭開發的勇氣:飛行、墜毀、學習、重複。
根據馬斯克的示範,未來星際飛船将從德克薩斯州發射,超重型助推器在将其送入軌道後,傳回至距離德克薩斯海岸約20英裡的墨西哥灣着陸。到達軌道後,星際飛船将嘗試繞地球一圈,然後重新進入大氣層,在夏威夷最北端的島嶼可愛島海岸約60英裡處着陸。
登陸月球 飛向火星
NASA去年向SpaceX提供了29億美元資金,用于“阿爾忒彌斯”登月計劃的前兩次飛行的航天器開發。這是一項耗資數十億美元的人類計劃,旨在将宇航員送回月球表面,目标是讓月球成為未來火星任務的試驗場。
星際飛船的首次登月将是一項無人飛行的測試,以驗證其在月球上着陸和傳回的能力;第二次飛行計劃在2025年進行,将搭載NASA宇航員。
但這項任務本身将面臨許多技術障礙。盡管SpaceX已成功将人員送入近地軌道,并通過龍飛船太空艙與國際空間站實作對接。但到目前為止,該公司仍沒有透露其正在開發的用于保護宇航員在月球旅行中安全的系統。
而在星際飛船登上月球之前,它也将面臨獨特的複雜性。SpaceX必須首先向太空發射幾艘“油輪”飛船,作為最終星際飛船登月前的加油站,進而在月球表面着陸并傳回。這需要一連串的軌道加油測試,如何實作兩艘飛船在軌道上的對接是一項在技術上棘手且冒險的嘗試。
對于上述技術挑戰,馬斯克也在最新的演講中展示了名為Orbital Refilling空中軌道加油站的最新技術。馬斯克還稱這是SpaceX非常擅長的技術。
登月計劃将會給SpaceX帶來豐厚利潤。日本億萬富翁、服裝零售商Zozo創始人前澤友作(Yusaku Maezawa)将成為首批登月旅行的乘客之一,與其他八名乘客一起繞月飛行并傳回。不過原定于2023年進行的這項旅行可能注定會推遲。
而SpaceX所有任務的終極目标是要把人類送往火星,成為跨星際物種,這也是馬斯克創立SpaceX的初衷。馬斯克曾表示,SpaceX将在公司開通火星航線後上市,他本人将親自登陸這顆紅色星球,這個時間點或在2025年左右。
為此,SpaceX需要開發足夠強大的發動機。馬斯克示範了為星際飛船提供動力的猛禽(Raptor)發動機的最新版本Raptor 2,相比于第一代185噸的推力,第二代發動機的推力達到230噸。馬斯克還表示,相對于航天器本身的研發,如何提供生命支援系統,讓人類在火星上生存下來的問題并不難。