美星艦作戰運用與威脅分析

王宇光 溫旭東 張 傲 張 勇

2023年1月9日，美國SpaceX公司總裁表示，未來可執行載人深空探索和貨運飛行任務的星艦軌道飛行器已在進行發射前的最后檢測。這是商業航天發展進入航天發射領域、載人飛船領域后，進軍載人深空探索領域的又一重大突破，引發世界廣泛關注。

項目基本情況

2016年9月，SpaceX公司正式對外公布了星際運輸系統（ITS），瞄準人類移民火星以及星際探索。隨后持續進行快速迭代，每年都進行一定程度的方案調整，從初期的星際運輸系統方案到2017年的獵鷹火箭（BFR）方案，最終逐漸演化成超重-星艦運輸系統。

超重-星艦運輸系統由星艦軌道飛行器級和超重火箭級構成，采用不銹鋼箭體，并由自主研制的猛禽（Raptor）發動機提供動力，軌道飛行器級和火箭級都將返回地面，完全可重復使用。超重火箭級可在發射數分鐘后回收，并具備在1小時內再次發射的條件。星艦軌道飛行器級可通過軌道加注（主要是加氧）實現到達火星的目標。再入大氣層熱防護用的隔熱罩耐用且成本低，可重復使用。

猛禽發動機

隨著研制過程的推進，星艦軌道飛行器級和超重火箭級的尺寸及性能參數一直在變化。星艦軌道飛行器級高度50米，直徑9米，推進劑裝載量1200噸，推力1500噸，有效載荷能力約為100～150噸，取決于軌道高度。星艦軌道飛行器級安裝6臺猛禽發動機，未來可能會增加至9臺，其中3臺設計用于地面反推著陸，6臺用于真空。超重火箭級高度69米，直徑9米，推進劑裝載量3400噸，未來可能增加到3600～3800噸，推力7590噸。最初的超重火箭級有29臺猛禽發動機，未來將配備33臺。

超重-星艦運輸系統兩級都由自主研發的猛禽發動機提供動力，該發動機采用全流量分級燃燒循環、液氧甲烷推進劑以及雙泵雙預燃室。富燃預燃室驅動燃料泵，富氧預燃室驅動液氧泵，并研發SX500系列合金以承受富氧預燃室的高溫燃氣。該發動機具有推力大、比沖高、壽命長、可復用性強等特點。外形材料采用了類似于304L的不銹鋼，在低溫下具有更強的延展性和韌性，在重返大氣層時的高溫狀態下，具有表現更好的可用強度和質量比。該系統為完全可重復使用運載器，其中星艦飛船級采用了新的回收方案，以60°傾斜的姿態以及25倍聲速的超高速度“躺著”進入大氣層，最大限度地利用了空氣制動。

研制進展

2020年1月，馬斯克在說起火星拓殖野望時，第一次提到千艘星艦這一想法，以達到每年億噸級載荷入軌能力。

2021年8月6日，星艦首次實現了合體，2022年2月9日、3月18日、10月12日，星艦分別進行了三次合體，先是利勃海爾超級起重機吊著星艦進行堆疊，現在已經完全由“筷子”捕捉機械臂來擔當大任了，在起起落落間，技術已經十分嫻熟。

2022年8月9日，星艦SN24完成首次靜態點火測試，測試了2臺猛禽發動機的靜態點火。

2022年9月8日，星艦SN24完成第2次靜態點火測試，成功完成6臺猛禽發動機的靜態點火，點火時長8秒，最大推力達1380噸，具備進行飛行測試的基礎。

2022年10月12日，星艦SN24與助推器B7首次完成合體，完成首次組合體總裝測試。

2023年1月9日，星艦SN24與助推器B7再次完成合體，并進行了推進劑加注測試，著手進行發射前的最終檢測。

2023年4月20日，星艦SN24首次發射。火箭成功起飛，但3分鐘后，當火箭上升到36千米高度時，發生失控爆炸，未能進入軌道。

影響分析

搶占商業航天發射市場。美國SpaceX公司獵鷹9號火箭在投入運營后，其年發射次數逐步攀升，已經從2021年的31次升至2022年的61次，基本占據了商業航天發射市場。一旦星艦運載項目投入使用，其航天運載成本將繼續降低，進一步強化其在世界商業航天發射市場主體地位。而主要依靠政府投資的國家若無法獲得商業航天發射訂單，則一方面會造成航天發射總數不足，不能實現規模化、批量化生產來達到降低成本的目的，另一方面會造成研發投入資金不能通過市場運營的回哺，使航天可持續發展的難度加大。

2023 年 11 月 18 日，星艦在德克薩斯州博卡奇卡的第二次試飛中發射升空

增強美軍全球投送能力。星艦項目雖然由美國SpaceX私營公司研制開發，但是該公司的項目一直受到美國軍方關注。該公司研制的獵鷹9號火箭已經通過軍方認證，打破了長期以來由“統一發射聯盟”公司壟斷軍事航天發射的局面，使美軍天基力量布設進入太空的成本減少一半。而此次星艦運載項目研制一旦取得成功，結合其可重復使用的特點，將形成低成本、大運力、高頻次的運載能力，有望用作地球點對點運輸工具，為美軍提供一小時內經太空投送百噸級物資的后勤補給新手段。

削弱競爭對手航天領域影響力。美國自2001年哥倫比亞航天飛機失事后，載人航天事業發展陷入低谷。美國載人航天發展目標，隨著政府兩黨政治的斗爭，在“重返月球”和“登陸火星”之間搖擺不定。然而，美國家航空航天局（NASA）一直為星艦運載項目提供資金與技術的扶持，將其視為“阿爾忒彌斯”計劃的運載工具。一旦美國率先實現重返月球，將使大國競爭對手實現載人登月的轟動效應顯著減弱。

馬斯克曾表示，2027年即可完成42000顆星鏈部署

增加對競爭對手太空安全的威脅。馬斯克的星艦一旦成功，美國開發利用太空的時代就真的到來了。星艦一次性發射300顆星鏈衛星，也可以一次性發射300顆微型低軌軍事偵察衛星、幾十個中軌道/高軌道大型軍事遙感衛星，特別是星艦的量產化趨勢讓這些衛星的發射和補充速度非常快，獵鷹9號在重復使用模式下，LEO載荷發射能力為18.5噸，而星艦則能達到100噸，可以實現一箭射300星的壯舉，馬斯克豪言的2027年即完成42000顆星鏈部署并非不可能。星鏈計劃一旦成功，美軍以后作戰時，再也不用出動額外的通信支援飛機、中繼飛機就可以實現全球聯合一體化作戰。位于美國本土的指揮部可以無縫指揮太平洋前沿的有人-無人三軍作戰力量聯合作戰，其戰力提升可謂是革命性的。一旦美國將太空站軍事基地化，變成太空作戰衛星，那現有的所有防空反導系統都不可能對這么快的武器做出反應，其他國家現有防線將會難以抵御，美國對競爭對手國防將造成極為嚴重的威脅。太空軍事化一旦成真，戰略縱深將不再存在。

思考與建議

持續加強對美星艦跟蹤監視。星艦項目的產生，是瞄準美國“重返月球”計劃實施而推出的，由NASA的“商業現貨采購”（COTs）計劃予以扶持，并與NASA正在研發的重返月球運載工具——航天發射系統（SLS）形成競爭關系。如果研制成功，是否能被美國政府列入采購還有待繼續關注。

深入分析星艦新技術新理念。美國SpaceX公司在航天領域不斷推陳出新，主要是研發上采取了一系列新技術與新理念，如在運載火箭發射中引入可重復概念。此次星艦項目研發也采取了諸多新技術。例如，使用多臺發動機并聯，其優點在于利用批量化且單臺故障不會造成整體失效，但也存在缺陷，致使控制系統設計復雜，結構剛性降低。又如采用不銹鋼箭體機構，雖然和鋁合金材料相比單位質量增加，但是由于防熱性能更好，減少了防熱材料質量，整體上看降低了成本。應借鑒其用于創新的發展理念，加緊星艦這種可重復使用火箭推進器的研發和建造力度，促進航天力量又好又快發展。

優化完善太空作戰理論體系。推進技術戰術結合，加快作戰理論創新是反制作戰、奪取制天優勢的重要環節。應在研究技術運用的同時加強對戰術運用的研究，在基于網絡信息體系的一體化聯合作戰框架內，加強太空攻防戰法研究，緊盯美星艦突出特征，探索出適合新型武器裝備作戰運用的戰法理論，最大限度發揮武器裝備的體系作戰效能。

加快推進載人登月實施進程。載人登月具有成為劃時代工程的潛力。為此，應密切美國“重返月球”計劃進展，合理評估其研制進度，科學制訂載人登月計劃，爭取搶在美國之前成為新世紀首個實施載人登月的國家，使工程實現的影響與意義更為深遠。