2026年计算机行业星舰启航:“太空拾荒者”出发

  • 来源:华西证券
  • 发布时间:2026/02/11
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计算机行业星舰启航:“太空拾荒者”出发。猎鹰系列形成长期技术与工程累积,为星舰的跨越式创新作铺垫经过猎鹰9号和猎鹰重型在可重复使用技术及产业链高度垂直整合等方面的迭代,SpaceX已在火箭发射领域建立起低成本、高效率、高可靠性的成熟范式。在此基础上,星舰对成本、运力、复用能力、发射频次提出了更为激进的要求,其中,单次发射成本将由6200万美元降至200-2000万美元,复用周期将由数周缩短至数天乃至1天以内。通过采取全流量分级燃烧发动机、不锈钢箭体、陶瓷隔热瓦、“筷子夹火箭”技术等跨越式创新,星舰正朝着工程效率与成本的极致优化路线跃迁。Space...

SpaceX火箭迭代脉络

猎鹰体系的能力边界与升级需求

猎鹰9号在高轨任务执行、成本及可复用技术上存在明显限制,需设计新型火箭以实现低成本、高频次的太空 运输体系,满足大规模卫星发射、将货物与人类送往月球、火星等需求。

从猎鹰到星舰的战略升级

在应用目标层面,猎鹰9号主要用途是发射卫星以及向国际空 间站运输补给等,星舰的主要用途是将货物与人类运输到月 球、火星,深空探测,商业太空旅行等,因此在设计与制造 上,星舰更注重提高火箭运力、复用程度、发射频次,并降 低火箭的制造成本。

星舰相比猎鹰将更具通用性。从结构来看星舰分为上面级星 舰(starship launch system)以及超重(super heavy), 上面级星舰根据不同任务具备不同样式,包括载人(crew)、 货运(cargo)、加油(tanker)、登月(lunar lander)、 深空飞船(deep space spacecraft)五种改装版本。根据用 途,火箭可以容纳多达100名宇航员,并配备完整的舱室以支 持长途旅行;承载最多250吨的有效载荷和50吨的回程有效载 荷,包括燃料;可以作为现代版的阿波罗飞船,进行月球表 面的着陆和起飞;可以执行星际飞行,前往目的地并返回。

星舰结构与技术的多方位创新

星舰动力系统的革新

猎鹰系列火箭采用梅林发动机,更注重可靠性与低成本;而用于星舰的猛禽发动机则专注于服务太空探索的尖端性能。发动机数量上,星 舰相比猎鹰系列火箭搭配了更多的发动机。猎鹰9号第一级使用9台梅林发动机,第二级使用1台;星舰的超重推进器(Super Heavy booste r)使用33个猛禽发动机,上面级星舰使用6台猛禽发动机。

梅林发动机与猛禽发动机的主要差异体现在推进剂和燃料循环方式的选择上。1)推进剂:梅林发动机采用煤油(RP-1)和液氧(LOX)驱动, 通过利用RP-1的高密度以及近室温存储的优势,在许多任务都具有实用性和高效性。猛禽发动机使用液态甲烷和液氧,需要在低温下处理, 增加了复杂性,但甲烷燃烧更清洁,减少了发动机内的碳累积,降低维护需求,并且甲烷能在火星上获取,因此无需携带燃料,这使得星 舰的有效载荷增至150吨。2)燃料循环方式:梅林发动机采用开式燃烧循环。猛禽发动机采用全流量分级燃烧循环,这种方式能使推进剂以 99%的效率实现几乎完全燃烧。

猛禽发动机在推力、比冲方面具备优势。1)推力:猛禽发动机提供了更高的推力,猛禽3产生的推力几乎是梅林1D的三倍,能使更大的有 效载荷摆脱地球引力,但梅林1D和猛禽3的推重比相差不大。2)比冲:猛禽发动机通过全流量分级燃烧系统实现更高的比冲,真空目标约 为380秒,使其在长时间任务中非常高效,相比之下,梅林1D真空的比冲为348秒。

星舰箭体结构与热防护升级

星舰的箭体材料为SpaceX定制的30X不锈钢,采用不锈钢的优势包括,1)价格低廉,30X不锈钢成本约为3美元/kg;工艺简单成熟,损伤后 可快速恢复;2)不锈钢有更高的耐热温度,适合再入大气层时的气动加热环境(星舰再入速度达7-8马赫,表面温度超1000℃),可大幅 降低热防护质量;3)不锈钢在室温条件下强度不及碳纤维,但在太空超低温条件下仍具备12%-18%的延展性,强度可提高50%,优于碳纤维。

不锈钢面临的最大问题在于其密度(7.9kg/cm)约为碳纤维(1.6g/cm)的5倍,同体积下重量显著增加,导致火箭有效运载能力明显降低, 该问题可通过动力系统提供的强大推力克服。

星舰的隔热盾由不锈钢和陶瓷瓦共同构成,整体设计强调完全可重复使用、低维护成本、并支持快速生产和安装。由于再入大气层面临的 严重气动加热问题,星舰飞船级在气动加热严重的迎风面加装了整体增韧抗氧化复合结构陶瓷基防热瓦,便于快速更换,其背风侧因不锈 钢可承受普通气动加热而无需防热层。全箭共装有18000片隔热瓦,总重约10.5吨。隔热瓦不是一次性的,但是是消耗性的,在整个星舰系 统中,隔热瓦可能是唯一需要更换的部件。

SpaceX核心供应商梳理

星舰新增供应商及主要产品

星舰隔热瓦:

星舰的隔热措施是在表面覆盖 18 000 块 或更多的六边形隔热瓦。与航天飞机的隔 热瓦不同,星舰上的隔热瓦拥有统一的尺 寸以便于批量制造,从而大大降低更换成 本。在再入大气层时,星舰二级有隔热瓦 覆盖的一面会朝前再入,并保持腹部朝下。 隔热瓦不是一次性的,但是是消耗性的。 在整个星舰系统中,隔热瓦可能是唯一需 要更换的部件。

当前首要技术瓶颈在于隔热罩研发。星舰 上层飞船配备数千块自主研制隔热瓦,需 承受再入大气层时的高温冲击。马斯克强 调:“解决隔热罩问题可能是星舰目前面 临的最大挑战”,该部件不可重复使用的 特性增加了技术难度。

未来展望与行业影响

星舰技术进程与量产节奏

星舰的技术进程与量产节奏正成为人类迈向多行星文明的核心支点: 在技术端,随着隔热罩、“筷子”机械臂捕获及在轨加注等关键节点的持续突破,其计划于2026年底实现首次无人 火星任务,并在2030年前完成载人火星飞行,同时今年将全力推进全箭完全复用的技术验证,目标把进入太空的成 本降至当前的1%,每公斤入轨成本压至100美元以下; 在量产端,依托博卡奇卡基地的Gigabay超大型总装车间,SpaceX正加速规模化制造,计划三年内实现每小时一次 的发射频率,终极目标是年产1万艘星舰,为每个火星窗口期发射1000-2000艘飞船、输送百万吨物资奠定产能基础。 我们认为,按照SpaceX星舰项目推进时间线,有望推动人类太空探索从“单次任务”转向“常态化运营”。

编辑:火腿肠
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