百吨货物1小时全球送达！美军“脑洞大开”的火箭货运是否可行
文章来源：环球聚焦传媒网    作者：    发布时间：2021-11-02 09:56    点击量：188    大 中 小

    一、美国空军加大火箭货运项目扶持力度

    美国空军在前不久公布的2022财年预算申请明确提出了“火箭货运”项目，在2022财年预算需求中申请4790万美元，相比2021财年的973万美元大幅增加，明显加大了技术研发的扶持力度。美国空军计划将所申请的经费用于演示初始单程运输能力，使用商业火箭向条件简陋的地点进行运输，以验证这一概念的可行性，具体要求包括：运载能力达到100吨级，兼顾载货和载人能力；在一小时内抵达全球任何地点；火箭完全可重复使用；可在多种非常规条件下降落和作业；载货舱能够迅速装卸；可再入大气层后空投货物。火箭货运有望开辟崭新的军事运输方式，极大提升战略运输的效率，从而为未来军事对抗带来新的显著变化。据悉，将有多家航空航天企业进入美国空军的候选承担名单，但是显而易见的是，SpaceX一定在候选名单的前列，而且目前来看，星舰也是最有可能甚至唯一有可能实现这一宏大概念的项目。

    美国空军火箭货运概念图（从中可以看出与SpaceX星舰外形相似）

    二、星舰计划概述

    星舰运输系统最早由SpaceX在2016年9月正式提出，经过多次方案迭代优化，目前方案采用两级构型，由一级超重和二级星舰组成，全长约120米，箭体直径约9米，起飞总重约5000吨，运载能力可达到100吨。一级超重安装31台猛禽液氧/甲烷发动机，采用与猎鹰-9火箭相似的垂直回收方式；二级星舰安装6台猛禽液氧/甲烷发动机，其中包括3台海平面版和3台真空版发动机，可在离轨后利用升力式气动减速和发动机制动实现垂直软着陆。因此，星舰运输系统具有完全重复使用的能力。

    SpaceX从2018年开始直至今日，先后研制14型试样样机并持续开展试飞工作，秉持着快速迭代、不断试错的原则，星舰的研制历程可谓“屡战屡败、屡败屡战”，从最早的原型机MK1，到后来的SN-1~SN-4，再到SN-5和SN-6实现150米弹射测试成功，再到SN-8~SN-12持续遭遇落地时爆炸的难题，终于在今年5月，SN-15顺利完成亚轨道试飞，并安全返回地面，标志着星舰研制取得里程碑式进展，为星舰实现入轨飞行奠定了重要基础。正是凭借着星舰的快速进展，在今年早些时候，SpaceX计划击败强劲竞争对手，使得星舰成为NASA载人登月计划载人登陆器的唯一中标项目，中标金额为29.8亿美元，这标志着星舰计划正式获得美国官方重大立项支持。

    三、星舰计划与火箭货运

    （一）发展历程

    其实这不是美军第一次提出“火箭货运”的概念，早在美苏太空争霸期间，美国的麦道飞机公司曾提出过Ithacus单级入轨火箭构想，高约60米，载重约130吨货物或1200名士兵，可在1小时内将士兵、装备和物资运抵全球任意地点，从而降低对海外基地的依赖。Ithacus的小型化版本可装载33.5吨货物或260名士兵，以两架一组的的形式部署到企业号核动力航母上，一架用于运输人员，一架用于运输货物。但是受限于当时的技术能力与单次使用无法承受的高昂成本，过于超前的想法仅停留了在概念构想阶段。

    随着SpaceX的SN-15星舰成功实现垂直软着陆，标志着航天运输系统重复使用技术取得重大突破，“火箭货运”的概念终于有望在不久的将来变成现实。

    （二）优势特点

    相比于传统航空运输，星舰用于火箭货运具有四个显著的独特优势：一是运输速度快，凭借着轨道或亚轨道飞行，星舰只需要不到1小时即可到达全球任意地点，相比之下，C-17跨越太平洋需要13个小时，星舰的运输速度有本质上的提升，可满足特殊情况下的应急所需；二是载荷能力强，星舰设计运载能力达到100吨，可一次运送两辆M1坦克，具备快速战略运输的能力，超过C-17的77吨，达到与C-5相当的运载能力；三是对降落要求不高，星舰采用垂直降落回收，相比C-5和C-17，省去了跑道，美国空军也要求具备在非常规地面降落的能力；四是使用灵活方便，由于80km~100km以上属于各国公共的太空空间，针对响应速度要求高的任务，规避非法侵入他国领空的麻烦。

    （三）军事应用

    凭借着独特的特点及优势，星舰用于火箭货运在快速响应运输、应对突发事件、长期在轨驻留等方面具有广阔的军事应用前景。

    快速响应运输：若环太平洋等地区爆发高对抗战争，由于受到强大对手区域拒止力量的持续封锁，传统的C-17、C-5等空基运输力量等因运输时效和生存力问题难以抵近，美军在前线基地有可能暂时失去常规海、陆、空运后勤补给能力，这时星舰装载重达100吨前线急需的装备和武器，在一小时内快速抵达、垂直着陆在美军前沿基地，在无法安全着陆时也可直接空投货物，从而起到高对抗条件下快速弥补作战急需的关键作用。

    突发事件应对：若全球某热点地区发生政局动荡或人道主义灾难时，本国公民的生命安全受到严重威胁，亟需与时间赛跑紧急开展救援行动，而传统的空基、海军应急手段因局势不明或距离较远无法迅速投入力量，星舰可快速抵达，在大使馆附近着陆，运载人员或关键货物迅速升空返回本土，也可在无法安全着陆时空投装备和武器，为受困人员提供第一时间的救助，为后续营救行动赢得宝贵时间。

    长期在轨驻留：凭借未来太空加油技术发展，通过多次在轨加注燃料，星舰长期驻留太空成为可能，再加上强大的载荷能力，类似加强版的X-37B，星舰可提前预置各种对地、对空、对天等传感器、武器载荷，甚至成为“轨道轰炸机”，在需要时可实施全球范围内的部署，以快速应对急剧变化的局势。

    （四）风险与挑战

    不可忽视的是，目前火箭货运技术尚处于探索阶段，离真正应用还有很长一段距离，主要在安全、成本、应用等方面还存在着风险和挑战。首先，最关键的是面向未来战场环境，大型火箭在前线地区的生存力是存在的疑问的，尤其是再入大气层和降落阶段，满载燃料的火箭就是敌方导弹和战斗机的理想攻击目标，如何提高货运火箭的生存能力、实现火箭的低可探测性是必须攻关的问题。再次，相比航空运输而言，即便有重复使用技术的加持，火箭货运的成本仍然是个潜在的隐患，虽然与之前的猎鹰-9和重型猎鹰火箭不同，星舰计划计划一级和二级都是可重复使用的，可进一步降低火箭使用成本，SpaceX计划未来星舰的一次发射成本可降至200万美元，即便如此，也远高于C-17运送70吨货物的成本54万美元，更适用于要求快速响应的应急任务。另外，在体系化作战中，如何使得货运火箭融合当前美国空军的作战保障体系，包括快速响应任务规划、货物快速装卸、发射/着陆场运用等，都需要不断探索攻关。

    四、未来展望

    今年8月SpaceX即将进行星舰首次轨道飞行验证，明年美国空军也将正式授出火箭货运的开发合同。以SpaceX的研发速度，也许在未来的几年之内，我们就会看到从美国空军租用的SpaceX星舰，从美国本土起飞，在一小时之内抵达美驻日军事基地，而从星舰上卸下的货物是2辆M1主战坦克，或者200名全副武装的士兵。