10 月 13 日，Space X 公司的「星艦」火箭第五次試飛發射。此次試飛相當成功，在發射約 7 分鐘後，其超重型助推器成功穿越大氣層，返回發射塔，被機械「筷子」牢牢夾住。星艦飛船則成功入軌並在印度洋再入濺落。再入也就是航天器或其部件從太空重新進入地球大氣層的過程，是航天任務中一個關鍵且具有挑戰性的步驟。

星艦此次試飛，被評論稱為是「開啟了人類太空探索的新起點」。

以下為對話要點，文末還有完整音訊，也可在各大音訊、播客平臺搜尋「科技早知道」收聽，不要錯過。

星艦受到廣泛關注其實不止這一次。從獵鷹 9 號成功開始，業內從業者就一直對 SpaceX 的技術進展保持密切關注，尤其是從 2023 年 4 月星艦的第一次飛行開始，每次飛行都帶來進步和驚喜。在第五次飛行中，星艦完美實現了一級火箭（助推器）的新型回收方式，這種新的回收方式未來可能不僅適用於星艦，還可能應用於獵鷹 9 號。

同時，二級火箭的技術也取得突破，不僅能夠高速再入，還能精確降落在預定位置，最後在印度洋上的著陸跟預測的誤差控制在 10 米之內。

關於完全重複使用的概念，我們會用「可回收」「可複用」這些詞，但更準確的說法是「可重複使用」。現在星艦已經證明了產品能夠安全返回。下一步的關鍵是驗證這些產品是否能夠在簡單維護後復飛，這是完全重複使用的最終目標。

目前，星艦的結構被完整回收，但能否執行下一次飛行，類似於汽車行駛 10 萬公里後的保養，還需要經過一系列檢查和維護。Space X 也是第一次回收成功，可能也會對發動機、結構、閥門等關鍵部件全面檢測和維護，必要時還會更換部分零件，這是一個迭代和最佳化的過程。

最早在 2005 年，還處於 PPT 階段，連正常的 SpaceX 入軌飛行還沒有完成一次，當時叫大獵鷹。2019 年大獵鷹更名為超重星艦，當然公佈的運力是 150 噸。與之相比，我們國家目前運載能力最大的長征五號火箭的單次運輸能力大概是 25 噸，150 噸相當於 2023 年整個中國航天全年的發射總量。

真正開始進入到我們能看見的實驗階段，是從 2019 年星蟲首次試跳開始。發動機不停迭代，從猛禽一代到三代，從很複雜的結構變成極端簡潔。後來 SN 系列對整個氣動減速控制防熱結構，以及整個推進器轉換、姿態變化、防熱都進行了迭代升級。

2023 年星艦首飛，起飛後地面發射臺有大量碎石飛濺，剛起飛發動機就失效了好幾臺，一級解體分離後安控也沒有及時啟動，打了幾個圈之後才爆炸。所以經過了前面那麼多迭代，第一次全系統檢驗還是出現了幾十個問題，之後挨個在第二次飛行時候再區域性改進，區域性再升級。到第四次，它正常完成了二級的工作，大家認為作為非重複使用火箭來說，基本上已經算很成功了。可能第四次也進行了落點測試，發現整個控制精度達到了，所以在第五次大膽使用發射塔來嘗試全新的回收方式。

火箭成功還屬於應用創新，還達不到工業革命或基礎科學的突破。但作為應用突破來講，馬斯克在過去一段時間經常把理想變為現實，包括太陽能電動車、人形機器人、腦機介面、星鏈等，把這些拼在一起會有種感覺：這些東西似乎不僅僅是為了在地球上生活，更像是為了實現他火星退休的願景。超重型火箭突破了太陽系內規模化運輸的約束，為他整個版圖中重要的一部分拼上了最後一塊拼圖。所以，從這個角度可以說是所謂新時代的開始。

首先，33 臺發動機同時起飛，在星艦專案一開始就已經讓人覺得很了不起。這不僅僅是簡單地將多臺發動機捆綁在一起，而是涉及到多臺發動機並聯飛行所產生的起飛環境的影響，以及由此衍生的一系列系統性問題。

這種多臺發動機並聯的方案可以追溯到蘇聯時代的 N1 火箭。但 1969 年美國實現了載人登月，蘇聯多臺發動機並聯設計的方案沒有成功。我們通常會用成敗因果論來分析問題，所以多臺發動機並聯被認為是不可靠的，並且還有各種理論支援這一觀點。然而，馬斯克首次成功實現了 33 臺發動機並聯，向我們展示了這是可行的。這是解決的第一個難點。

第二個值得關注的點是整個飛行過程中的級間分離。星艦首飛時還是冷分離，之後馬斯克在提及方案變化時，特別強調改成了熱分離。所謂冷分離熱分離，就是指二級發動機是先開機再分離，還是先分離後再點火。在過去中國的航天領域，特別是對於大型火箭來說，我們通常傾向於採用冷分離方式。這意味著先進行分離，然後再點火啟動二級火箭。這主要取決於運載能力和分離安全性之間的權衡。為了保證運力，星艦這種超重型火箭採用了熱分離技術，增加了技術難度。從第四次飛行開始，星艦在這方面的表現已經相當完美了。這個突破實際上是整個專案的一個重大難點和亮點。

星艦與獵鷹 9 號的一個顯著區別在於它更大程度地利用了氣動控制。星艦的艦體上有一些邊條翼，這些結構不是為了美觀，而是專門用於氣動滑行控制。大部分箭體再入時，這個角度越大，就能越好地利用氣動力實現減速。但同時也會帶來更大載荷，如果角度過大，可能會導致艦體在完成減速前就被返回時的氣動力掰斷了。這麼大的箭體如果完全依靠發動機推力減速，會消耗大量推進劑，運載能力就會降低。如何在運力損失跟艦體強度當中找這個平衡，也是它的細節和亮點之一。

我們能看到的最後一步，是這麼大的艦體能夠精確控制在幾米範圍內著陸，這需要位置和速度的高度精準控制，涉及一整套地面電力和通訊系統的配合。在一級火箭返回過程中，地面控制人員會根據火箭的飛行狀態決定要不要它返回。如果飛行狀態不好，可能就放棄返回。這種地面與火箭之間的通訊配合也是專案中的一個亮點。

還有一個容易被忽視的方面，是二級火箭再入。一級分離後，二級火箭的飛行速度非常高。而速度越快，再入過程中的破壞風險就越大。這次飛行中，二級火箭以 60 度攻角、25 倍音速再入，並且一直堅持到落地後才發生爆炸墜毀，已經是了不起的壯舉了。更令人驚歎的是，在之前的幾次試飛中，星艦就已經展現出非常厲害的高空通訊能力。也就是說除了火箭本身，整個配套的輔助保障系統也在不斷帶來驚喜。

運載火箭的核心本質是運載工具，也就是空間投放能力。提高空間投放能力有不同路徑，但最終目的都是相同的。現在在可見範圍內，回收複用火箭是提升投放運力最容易實現的路徑。SpaceX 能夠承擔 2023 年美國 80% 的投放量，就是靠回收複用火箭實現的。

在 1969 年載人登月後，人類對進入外太空有著非常高的期待，但實際上隨著美蘇解體，並不像大家發展得那麼快，甚至熱情也沒有以前那麼高。在這期間，中國發展的速度比較快，是因為我們國家從 1956 年開始就提出要趕上並超越世界先進水平，這對中國航天來講是一個永恆的誓言。

商業航天其實包含很多部分，比如火箭、衛星、地面測控，甚至包括為航天所做的各種配套。從這個角度來講，我們國家很早就有民營企業參與。2015 年印發的《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015—2025年）》，鼓勵社會資本步入航天領域，這一年也就被視為「中國商業航天元年」。火箭公司也就在那個時候成立起來。

美國的商業航天法 1984 年正式立法，明確允許私營企業參與。我們今天耳熟能詳的商業航天公司大部分都分佈在中美兩國。

如果講工業基礎和科技積累，我認為中國並不遜於美國。由於我們擁有龐大的人口基數，特別從工程師群體數量和年齡群來看，我認為我們是有潛力的，甚至從目前的發展速度來看，我認為我們是唯一有資格追趕美國的。妄自尊大和妄自菲薄都不是中國航天人的態度，我們的精神核心一直是認清差距，奮起直追。

關於回收火箭，無論是國家隊還是民間商業公司，都在努力實現這個目標。按照我們目前的預計，樂觀來講，我們可能在 2025 年實現。雖然與 SpaceX 在 2015 年首次完成回收火箭相比有 10 年的差距，但這已經比 1969 年的時候好多了。我們正在縮小差距。

火箭技術存在馬太效應（強者越強，弱者越弱）。擁有回收技術的公司，產品迭代速度會快得多。只需要回收火箭，就可以進行下一次迭代。而沒有這項技術的公司，需要不斷製造新火箭，即使生產速度再快，也需要幾個月的時間。馬斯克的星艦早期迭代時，每次進展之間需要間隔一個月，因為他們需要一邊製造一邊試驗。一旦突破了回收技術，迭代速度會很驚人。

我們認為，商業火箭公司存在的價值和意義，還是技術創新，甚至可以稱之為產業升級。我們以前在國家隊做火箭時，從來沒覺得發射衛星是賺錢的生意，而是一直把它視為一項事業。以長征五號火箭為例，近十年的研製帶動了我國許多原材料基礎和工業基礎升級。回到商業航天領域，雖然我們的生產供應鏈系統無法像國家隊那樣引發基礎科學研究，但在區域性領域還是能產生顯著影響。

比如 3D 列印技術。過去 3D 列印技術主要應用於醫療領域，而現在幾乎所有商業航天公司的火箭發動機都會大量應用這項技術。在 3D 列印技術出現之前，我們主要依靠精加工和焊接。雖然這項傳統工藝在不斷進步，但效率和成品率都有上限。而 3D 列印技術可以大大減少人工依賴，只要裝置運轉，擴大產能就變得非常簡單，有裝置運轉就行了。

在討論市場和需求時，我們這些搞工程的可能想得沒有那麼全，難以超越現實認知。但是我們作為工程師起碼要先解決最核心的投放能力問題。當我們解決了天地運輸通路的問題之後，會有很多應用場景考慮怎麼應用。

從工程師的視角出發，火星生活就不再是科幻場景，而是每一步都可落地的清晰路徑。

此次星艦發射給你留下了什麼印象？你對中國商業航天又有怎樣的期待。來評論區聊聊吧。