火星移民的起点——SpaceX星舰飞船

SN5发射起飞瞬间

2020年8月4日星期二，下午4点56分，在美国得克萨斯州南部的博卡奇卡，埃隆•马斯克旗下SpaceX公司的星舰（Starship）原型测试机SN5从发射架上起飞，升空到150米的高度，并且大约持续了5秒钟时间，然后成功降落到附近的一个着陆场。在这次飞行试验中，为SN5提供动力的是单独一台猛禽发动机——可重复使用的甲烷全流量分级燃烧火箭发动机。这次试飞是SpaceX开发完全可重复使用运输系统的重要一步，该系统旨在将乘员和货物运送到地球轨道、月球、火星和更远的地方。

夜空下的星舰飞船

星舰项目概述

SpaceX的星舰系统代表一种完全可重复使用的运输系统，旨在服务地球轨道以及对月球和火星的飞行任务。这种两级飞行器由超重型火箭（助推器）和星舰飞船（航天器）组成，由低温冷却的甲烷和氧气作为燃料驱动。星舰的设计可快速衍变以满足近期和未来的客户需求，同时保持最高的可靠性。星舰具有将卫星、乘员和货物等有效载荷运输到各种轨道以及地球、月球或火星着陆点的能力，将成为世界上有史以来最强大的运载火箭。

尺寸

星舰系统（星舰和超重型火箭组合体）高120m，直径9m，近地轨道载荷100+t。

星舰高50m，直径9m，推进剂容量1200t，有效载荷容量100+t。星舰是完全可重复使用的宇宙飞船，也是星舰系统的第二级。它提供了一个完整的有效载荷部分，能够将乘客和货物运送到地球轨道、行星目的地以及地球上目的地之间。星舰有效载荷整流罩直径9m，高18m，具有目前或正在开发的任何发射器中最大的可用有效载荷容积。这个有效载荷容积可以提供运送乘员和货物两种配置。

超重型火箭高70m，直径9m，推进剂容量3400t，推力72MN。下一代发射系统的第一级，即助推器，总发射质量超过300万公斤，使用低温冷却的液态甲烷和液氧推进剂。助推器可在发射后返回到发射场并可重复使用。

性能

星舰和超重型火箭系统具有强大的轨道运载能力。在可重复使用的基础设计中，星舰可以向近地轨道运送100多吨载荷。利用驻留轨道加油，星舰能够将前所未有的有效载荷质量运送到各种地球、地月和行星间轨道。下表中展示了星舰的有效运载能力。单次发射在轨质量是在假定不对星舰进行在轨加注推进剂的情况下。最大在轨质量是假定在轨加注推进剂的情况下，从而使有效载荷质量大大增加。这些是星舰已完全重复使用时的性能数据，包括超重型火箭重返发射场。

预期的星舰性能

在轨加注推进剂设想图

发动机

猛禽发动机高3.1m，直径1.3m，推力2MN。猛禽发动机是一种可重复使用的甲烷全流量分级燃烧火箭发动机，为星舰发射系统提供动力。2019年7月，猛禽发动机开始在星舰原型火箭上进行飞行测试，成为首个全流量分级燃烧火箭发动机。

星舰测试机下装备的3台猛禽发动机

星舰的用途

（1）卫星

星舰被设计用于将卫星发送到更远的地方，并且每次的发射成本比目前的猎鹰运载火箭更低。由于星舰的有效载荷舱比目前运行或正在开发的任何航天器的整流罩都大，这使执行新的任务成为可能性，包括运输比詹姆斯·韦伯还要大的太空望远镜。

（2）空间站

星舰可以运送货物和人员往返于国际空间站。星舰的整流罩为太空活动提供了巨大空间。尾部货舱还可以装载各种有效载荷。

（3）月球任务

建设月球基地来支持未来的太空探索任务需要将大量的货物运送到月球上并进行载人航天的开发与研究。星舰可用于运载这些基地的建筑模块。

（4）星际运输

在火星上建设城市将需要运送大量的货物和人员，完全可重复使用并能够在轨进行推进剂补充的星舰系统使实现这一点成为可能，并且能够搭载人员进行长时间的星际飞行。

（5）登陆火星

星舰将以每秒7.5公里的速度进入火星大气层，并与空气摩擦进行减速，该飞行器的隔热罩被设计成可以承受多次进入，但是考虑到飞行器进入火星大气层的温度非常高，我们仍然会看到一些隔热罩烧蚀（类似于刹车片的磨损）。

星舰飞船是马斯克致力于星际移民的主要交通工具，按照计划，大约从2035年开始，Space X公司将开通去往火星的移民飞船，而所使用的交通工具就是星舰飞船，星舰飞船最终建成后，将是一个50米高的庞然大物，能够同时将100人送往火星降落，然后在火星短暂停留后（主要是进行燃料补充），可以最快在两个小时的时间内重新起飞前往地球。通过这种方式，马斯克梦想着在50到100年时间内，将100万人送往火星定居，从而使得人类真正成为一个跨行星的物种。

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