世界最强运载工具——“星际飞船”

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世界最强运载工具——“星际飞船”

星际飞船（Starship）是美国SpaceX公司2012年开始研发的超级重型运载火箭，可重复使用，LEO 100t以上。该计划最初被称为“火星殖民地运输系统”（MCT），后更名为“行星际运输系统”（ITS）、“大猎鹰”（BFR），2018年改名为“星际飞船”。星际飞船可以完成多种航天飞行任务，包括太空旅游、地月运输、火星殖民、星际运输与洲际运输，而且其着陆可靠性最终能达到“航空公司水平”，预计将取代猎鹰9号、猎鹰重型运载火箭以及龙飞船等。这种使用单级火箭搭载有效载荷，以接近M20的速度行驶10000km的方案，极大地改善了重型火箭的成本、复杂性与操作便利性。值得一提的是，美国军方对星际飞船的地球点对点亚轨道运输能力特别感兴趣，即可以在30min内使用助推火箭将重达150t的货物运到世界任何地方，且成本低于C-5银河运输机。

星际飞船直径9m，高120m，分为一级助推火箭“超重”（Super Heavy）与二级飞船两部分。“超重”高70m，根据载荷不同，可使用24～31台甲烷/液氧“猛禽”（Raptor）发动机，推力可达7342t。火箭底部有6个尾翼，覆盖着6个着陆腿，顶部焊接有4个菱形钢制网格翼控制下降；飞船高50m，使用6台“猛禽”发动机，推力可达1224t。与以往运载火箭和飞行器设计不同，飞船既要作为第二级，从地球发射时达到轨道速度，又要作为航天器，在外太空长时间在轨飞行。6台“猛禽”发动机中，3台地面级与助推火箭的发动机相同，3台真空级是地面级的衍生型号，比冲提高到380s。星际飞船主体结构采用300系列不锈钢材料，因为这种材料既便宜，又易于加工，而且具有在低温下强度提升50%的优质特性。对贮箱来说，从推进剂的低温到再入大气层的高温，材料的比强度与早期选择的碳纤维复合材料相当或更好。300系列不锈钢经过某种低温处理，比传统的热轧钢更轻、更耐磨，其高熔点也意味着飞船的“背风面”不需要另外再加隔热保护系统，而温度高得多的“迎风面”则采用发汗冷却技术，让冷却液流过夹层，并从外壳的微孔排出，达到冷却的目的。SpaceX公司也在研究飞船“迎风面”备选材料，如六边形陶瓷片。

目前，飞船试验机已进入点火测试阶段，预计2022年首次发射，且有2艘飞船登陆火星；2023年载7～9人去月球旅行；2024年发射4艘飞船登陆火箭，其中2艘载人；2050年达到在火星建城。

（李嘉亦 丁新玲 供稿）