在如果 SpaceX 星艦系統(tǒng)能夠按預(yù)期運行，那么它絕對會改變太空探索的方式，因為它的設(shè)計解決了阻礙我們進(jìn)行任何有意義的載人探索的兩個根本限制-技術(shù)和成本（可重復(fù)性）（作者認(rèn)為目前來說）。

目前，我們的人類登陸的太空探索僅到達(dá)了最近的衛(wèi)星—月球。即便如此，也耗費了巨額資金和資源，而且這種努力根本無法長期持續(xù)。如果僅僅將15噸的有效載荷送上月球就需要數(shù)十億美元，那么任何更遠(yuǎn)距離的載人任務(wù)都將變得如此奢侈，以至于沒有哪個國家能夠獨自承擔(dān)。

星艦系統(tǒng)通過利用兩個關(guān)鍵優(yōu)勢繞過了這些限制，從而大幅降低成本并提高有效載荷能力。首先是完全可重復(fù)使用性，這意味著用于將有效載荷送入軌道或更遠(yuǎn)太空的飛行器也可以用于下一次任務(wù)，無需任何消耗性部件。

目前，發(fā)射行業(yè)使用極其復(fù)雜且結(jié)構(gòu)精美的發(fā)射系統(tǒng)，這些系統(tǒng)本身就是精巧的手工組裝藝術(shù)品，但使用一次后就被棄置不用。

其背后的邏輯很簡單：軌道級火箭的燃料與有效載荷比非常高，為了將最大量的有效載荷送入軌道，必須犧牲一切。

如果有效載荷極其昂貴，而發(fā)射系統(tǒng)的成本僅占任務(wù)總成本的一小部分，那么這種做法是合理的。但這確實極大地限制了可行發(fā)射任務(wù)的范圍。

SpaceX放棄了傳統(tǒng)的精密加工鋁鋰合金板材并在無菌環(huán)境下精心組裝的工藝，轉(zhuǎn)而采用更工業(yè)化的方式，在其位于博卡奇卡的造船廠，利用簡易的帳篷結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)廉價且堅固的不銹鋼。

這不僅大幅降低了建造成本，還使飛行器的耐熱性遠(yuǎn)超輕質(zhì)合金。僅此一項就顯著降低了隔熱罩的需求，使得飛行器的總重量甚至低于配備必要隔熱裝置的傳統(tǒng)機身。

SpaceX推出的另一項重大創(chuàng)新是軌道加油的概念。雖然這項技術(shù)并非SpaceX獨有，但他們是首家致力于將其付諸實踐的公司。這項技術(shù)能夠重新調(diào)整火箭的運行方程式，從而無需對載人飛船進(jìn)行多次級聯(lián)。具體來說，

與其為了登月而丟棄99.5%的飛船部件（其中只有一小部分能返回地球），現(xiàn)在你擁有了第二級火箭，它能夠?qū)?00噸貨物（裝在120噸重的飛行器內(nèi)，不包括燃料和氧化劑）運送到月球、火星或你選擇的任何內(nèi)太陽系目的地。完整的第二級火箭隨后能夠返回地球，并隨時準(zhǔn)備用于下一次任務(wù)。

質(zhì)量/燃料比變化不大，但一次性發(fā)射所有燃料的概念卻完全顛覆了。這樣做實際上重置了第二級火箭在軌道位置的ΔV，而通常情況下，其他所有火箭在軌道位置時燃料幾乎都已耗盡。

目前，看下sls和星艦的對比：

要想攜帶大量有效載荷飛越近地軌道，唯一真正的替代方案就是“重型運載火箭”。

SLS是美國宇航局登陸月球和火星的希望。

*目前，SLS火箭發(fā)射的預(yù)計價格約為20億美元。

*星艦火箭發(fā)射的預(yù)計價格約為200萬美元左右??便宜一千倍。

* SLS火箭的最大有效載荷為68噸。

*星艦的有效載荷在100至150噸之間。

* SLS火箭無法進(jìn)行燃料補給。

*星艦可以進(jìn)行燃料補給—既可以在地球軌道上補給，也可以使用在火星上制造的燃料。

*SLS火箭是手工打造的，一次只能制造一枚—它使用的是航天飛機項目剩余的火箭發(fā)動機。

當(dāng)這些發(fā)動機耗盡時，他們將重新設(shè)計這些發(fā)動機以降低成本，否則20億美元的預(yù)算將會更高

*星艦的設(shè)計目標(biāo)是實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。SpaceX位于博卡奇卡的工廠日常工作主要集中在建造一條生產(chǎn)線上，這條生產(chǎn)線每隔幾天就能生產(chǎn)一枚新的星艦—而他們的火箭發(fā)動機工廠則采用3D打印技術(shù)制造火箭發(fā)動機，可以每天生產(chǎn)一枚新的發(fā)動機。

所以—有效載荷減半，價格卻貴了一千倍…

所以SLS正在走向消亡—即使不是馬上，最終也會如此。

影響

如果SpaceX的星艦?zāi)軌蜻_(dá)到其承諾的性能，它將對太空運輸基礎(chǔ)設(shè)施和行星探測任務(wù)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生變革性影響。這場變革的規(guī)模和性質(zhì)取決于星艦的可重復(fù)使用性、飛行頻率、安全性和監(jiān)管整合情況是否得到驗證。

星艦為何重要（技術(shù)和經(jīng)濟因素）

• 大有效載荷和低邊際成本：星艦計劃將超過100噸的有效載荷送入近地軌道，其完全可重復(fù)使用的架構(gòu)旨在大幅降低每公斤成本，與現(xiàn)有火箭相比優(yōu)勢顯著。更低的邊際成本改變了哪些任務(wù)是切實可行的（大型科學(xué)載荷、在軌制造、大型星座、用于近月和地表作業(yè)的大宗貨物運輸）。
• 有效載荷體積大：巨大的內(nèi)部空間可以容納大型整體式硬件（望遠(yuǎn)鏡、棲息地、低溫推進(jìn)劑罐），并且與許多小型發(fā)射相比，簡化了太空組裝。

• 燃料補給和太空后勤：設(shè)計用于在軌道上進(jìn)行燃料補給，從而能夠執(zhí)行遠(yuǎn)近地軌道任務(wù)，通過單次飛行器運送大型有效載荷，并可執(zhí)行前往月球/火星的迭代任務(wù)，而無需組裝許多較小的級。
• 快速重復(fù)使用和節(jié)奏：需要短時間翻新和高飛行率才能實現(xiàn)低成本和可靠的物流；成功的運營將為貨物運輸，最終為機組人員運輸，創(chuàng)造一個可擴展的“類似航空公司”的模式。
• 推進(jìn)和系統(tǒng)規(guī)?；好颓莅l(fā)動機（甲烷/氧氣，全流量分級燃燒）和不銹鋼結(jié)構(gòu)旨在降低生產(chǎn)成本并提高高循環(huán)使用的耐用性。

對行星旅行（月球、火星、深空）的影響

• 月球：直接運送棲息地、大型探測車、原位資源利用設(shè)備和推進(jìn)劑補給站成為現(xiàn)實?！靶桥灐焙喕丝沙掷m(xù)月球基地和商業(yè)月球物流，加速了科學(xué)和經(jīng)濟活動的發(fā)展。
• 火星：高速度增量和燃料補給能力使得單飛行器向火星運送貨物和宇航員成為可能。大有效載荷使得預(yù)先部署棲息地、推進(jìn)劑工廠和表面基礎(chǔ)設(shè)施成為可能，與多次小型轉(zhuǎn)移相比，這降低了任務(wù)架構(gòu)的復(fù)雜性。但仍受到生命維持系統(tǒng)、進(jìn)入/下降/著陸安全性和表面后勤保障的限制
• 深空探測器：無需進(jìn)行大幅度的質(zhì)量減少權(quán)衡，即可搭載大型儀器（大型光學(xué)器件、厚重的屏蔽層、高功率系統(tǒng)），從而實現(xiàn)更強大的行星科學(xué)任務(wù)（例如，低溫樣本返回、大型望遠(yuǎn)鏡）。

對太空旅行和太空經(jīng)濟（近地軌道、地月空間、商業(yè)）的影響

• 太空制造和棲息地：低成本發(fā)射原材料和大型結(jié)構(gòu)，使得在軌制造、大型棲息地和旅游平臺在經(jīng)濟上成為可能。
• 太空物流網(wǎng)絡(luò)：經(jīng)濟實惠的大宗貨物支持燃料庫、備件和日常補給——將太空飛行從定制任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭刹僮鞯墓?yīng)鏈。

• 衛(wèi)星部署和維護(hù)：大型單次發(fā)射交付和在軌維護(hù)/加油改變了星座策略，使更大的衛(wèi)星平臺成為可能，并降低了長期生命周期成本。
• 載人航天：對于軌道旅游、乘員輪換和大型空間站補給而言，經(jīng)濟效益可能會發(fā)生巨大變化；乘員安全和認(rèn)證時間表將決定載人飛行的普及速度。

局限性、風(fēng)險和依賴性

• 實際操作性：革命性的承諾需要證明其具有高可重復(fù)使用性、低翻新成本和持續(xù)高頻率的運行能力。早期飛行可以驗證概念，但無法驗證其運行經(jīng)濟性。
• 可靠性和機組人員安全：貨運成功并不保證載人飛行作業(yè)的安全。需要獲得認(rèn)證、配備中止系統(tǒng)，并具備經(jīng)飛行驗證的可靠性；這可能需要數(shù)年的運營和投資。
• 推進(jìn)劑后勤和在軌燃料補給：軌道燃料補給技術(shù)已在小規(guī)模上得到驗證，但必須實現(xiàn)常規(guī)化和穩(wěn)健化才能支持深空任務(wù)。月球/火星上的原位資源利用（ISRU）仍然是一項重大的技術(shù)和進(jìn)度風(fēng)險。
• 市場需求和監(jiān)管環(huán)境：供應(yīng)側(cè)成本降低必須滿足實際需求，并且需要監(jiān)管框架（空域、太空交通管理、行星保護(hù)）才能安全擴展。
• 競爭和地緣政治因素：其他火箭、國家計劃和國際合作將影響架構(gòu)和準(zhǔn)入；單一供應(yīng)商的主導(dǎo)地位會危及任務(wù)的韌性并引發(fā)政治反彈。

時間表和實際預(yù)期（至2030年代）

• 近期（未來 2-5 年）：繼續(xù)進(jìn)行開發(fā)飛行、貨物演示、增加有效載荷、早期月球貨物任務(wù)；驗證降低成本的概念，但尚未達(dá)到航空公司的節(jié)奏。
• 中期（5-10 年）：如果可重復(fù)使用性和節(jié)奏得以實現(xiàn)，向近地軌道運送常規(guī)重型貨物和月球表面提供支持；初步的大規(guī)模商業(yè)活動和月球基地將成為可能。
• 長期（10 年以上）：成熟的物流、定期的火星貨運任務(wù)以及大型有效載荷帶來的復(fù)雜行星科學(xué)；更廣泛的地月空間工業(yè)化和新型任務(wù)。

示例和類比（典型場景）

• 科學(xué)：一艘星艦即可將米級低溫望遠(yuǎn)鏡或兩級樣品返回裝置送入太空，而此前這些裝置需要多次發(fā)射和復(fù)雜的在軌組裝。
• 基礎(chǔ)設(shè)施：如果經(jīng)濟和政策條件允許，定期發(fā)射星艦運送推進(jìn)劑和居住艙模塊，可以在十年內(nèi)將臨時月球前哨站變成一個可運行的基地。
• 經(jīng)濟效益：就像集裝箱運輸降低了地球上的多式聯(lián)運成本一樣，低成本的大宗運輸可能會重新配置太空任務(wù)的設(shè)計方式——優(yōu)先考慮質(zhì)量和能力，而不是極端小型化。

總而言之，星艦具備革新行星探測和太空旅行的技術(shù)優(yōu)勢，能夠改變成本、規(guī)模和后勤保障方式。

然而，這場革新是有條件的：它需要具備成熟的完全可重復(fù)使用性、高飛行頻率、常規(guī)的在軌燃料補給能力，以及符合監(jiān)管和市場要求。

如果這些條件都能滿足，星艦將成為一個賦能平臺，轉(zhuǎn)變?nèi)蝿?wù)設(shè)計范式，開啟以往難以實現(xiàn)的任務(wù)；

否則，它仍然會是一款強大的重型運載火箭，但卻無法帶來人們通常設(shè)想的那種廣泛的系統(tǒng)性變革。