近日，美國宇航局簽署的《太空法案協議》顯示，近年來航天界頗為引人矚目的spacex公司的「星艦」，又將迎來乙個新的重大任務。美國宇航局計畫將進入地球軌道的「星艦」改造成為近地軌道空間站，星艦空間站預計在21世紀30年代投入運營。
火箭變身空間居所
星艦」是spacex公司正在開發的超重型運載火箭，是世界首型兩級完全重複使用重型運載火箭。早在2023年，馬斯克就展示了星際運輸系統方案及其火星移民計畫，其中的核心運輸工具就是「星艦」。馬斯克認為，利用「星艦」超大的運載能力，以及完全可重複使用特性，星際飛行成本將會得到極大降低。
星艦」在首飛中翻滾炸毀。
按照馬斯克最初的設想，人類將在2023年之前實現至少2次貨船火星登陸，2023年實現貨運+載人登陸。2艘載人飛船將第一批地球人送上火星，2艘貨船負責運送補給物資，以此為基礎逐步建立火星殖民地。
由於現實中的一系列困難，這一設想已然無法按時實現。不過，在北京時間2023年4月20日，spacex公司開展了首次「星艦」飛行試驗。儘管組合體在點火起飛後，由於多台發動機在飛行**現工作異常，速度、高度嚴重偏離飛行剖面，箭體最終**解體，但是組合體飛行的239秒，依然證明這一龐然大物是可以工作、能夠進入太空的。
根據spacex公司官網公布的數值，「星艦」完全重複使用時，近地軌道運載能力為150噸；一次性使用時，近地軌道運載能力為250噸。「星艦」直徑約9公尺，高度約119公尺，全箭起飛質量約5000噸，最大起飛推力7260噸，規模遠超土星五號火箭，起飛重量約為後者的1.7倍。
頗為巧合的是，美國第乙個環繞地球的空間站「天空實驗室」，就是由土星五號火箭的第**改造而成的。這次建造充分利用了阿波羅計畫剩餘的材料。
得益於「土星五號」碩大的體格，「天空實驗室」全長36公尺，最大直徑6.7公尺，重約77噸，具有368立方公尺的容積，遠遠超過了同期蘇聯的禮炮空間站。「天空實驗室」建設得頗為「奢華」，包括軌道工作艙、過渡艙、多用途對接艙、太陽望遠鏡等。生活設施也考慮得極為周全，有11個食品貯藏器和5個食品冷凍器，可以貯藏907公斤不同種類的冷熱食品。
計畫變身為空間站的「星艦」第二級（又稱星艦飛船）為可重複使用的入軌級，高50公尺，直徑為6.61公尺，總重約1200噸，結構乾重約125噸，一次可將100人送達月球或火星。
spacex公司表示，可以通過採取與「天空實驗室」一樣的做法，將星艦飛船的推進劑貯箱改裝為可供航天員居住的空間，大大增加星艦空間站的可居住容積。spacex公司聲稱，星艦飛船的可居住容積達1000立方公尺，將超過國際空間站的全部容積。
高階之前磨難重重
美國宇航局將「星艦」改造為空間站的計畫，實際上可以追溯至其在2023年推出的商業航天能力協作計畫。該計畫按照無資金支援的《太空法案》執行，旨在以美國宇航局既有專業知識的結構化共享為代價，實現最少的**資源投入，促進商業近地軌道經濟所需的能力提公升。
星艦」第二級改造為空間站效果圖。
這一合作的核心是美國宇航局為選定的公司無償提供既有的專業技術知識、評審和資料，幫助這些公司開發新技術，各公司則通過自籌資金進行能力實現，發展低軌經濟。該計畫的第一輪合作公司包括spacex公司等4家公司。
2023年6月，美國宇航局發布了第二輪商業航天能力協作計畫，繼續以美國宇航局所持有的技術專長、評估、經驗教訓、技術和資料的分享來推動商業航天應用。在這一輪計畫中，美國宇航局選擇包括spacex公司在內的7家美國公司，以滿足未來商業和**需求為目標，促進載人航天和商業近地軌道經濟的發展。
其中spacex公司負責開發乙個整合的近地軌道架構，該架構包括將「星艦」作為運輸系統和近地軌道太空目的地元素，由超重火箭、龍飛船和星鏈星座共同支援，且含有載人和貨物運輸、通訊、運營和地面支援在內的組合能力。
此次美國宇航局和spacex公司達成協議，要求最終在2023年第四季度完成「星艦」近地軌道載人空間站的產品設計評審，並為此明確了2023～2023年的13個里程碑節點，這也是「星艦」變身空間站所需要克服的技術挑戰。
處在第一位的就是「星艦」入軌試飛，也就是使用超重助推器成功發射星艦飛船。接下來需要克服的挑戰依次是「星艦」首次攜帶有效載荷發射、「星艦」**推進劑在軌儲存驗證、「星艦」在軌服務/**對接驗證、低軌長期載人運營驗證、「星艦」發射/入軌/著陸全流程驗證、「星艦」低軌運輸和居住能力驗證、「星艦」低軌載人空間站能力驗證。
如果一切順利的話，「星艦」將在2023年底正式變身成為一座在地球近地軌道執行的空間站。
暢想未來前景光明
對於軌道空間站，人們其實早有暢想，比如太空旅遊、太空旅館、太空度假等等。但是由於昂貴的太空發射費用，以及運載火箭能力的限制，以往的空間站居住面積非常有限。即使是目前世界上最為寬敞的國際空間站，其內部容積也僅有915.6立方公尺，相當於在320平方公尺的房子內，要常駐6名航天員，只能算是乙個「小康之家」吧。
星艦」第二級改造為空間站效果圖。
而目前太空消費的主力，還是那些巨富之人。自2023年美國富商丹尼斯·蒂托成為第一位太空遊客後，世界各地富豪開始陸續加入。此後8年，又有6名太空遊客陸續登上國際空間站，費用達數千萬美元。
花這麼多錢，卻只能擠在這麼小的地方，確實不利於太空旅遊市場的擴大和產業的持續發展。星艦飛船改造的空間站，輕輕鬆鬆就可以達到1000立方公尺的容積，甚至可以批量製造發射入軌。那麼，未來在近地軌道上出現一連串豪華太空度假賓館，應該也不愁沒有客人入住了。
當「星艦」變身空間站的技術成熟之後，開著「星艦」去月球、去火星也就不再是什麼難熬的事情了，遊客甚至可以吃著火鍋唱著歌，不知不覺就抵達目的地了。
當然，再美好的未來，也需要付諸一步步現實的行動才能實現。當前spacex公司面臨最緊要的一件事就是盡快實現超重-星艦的成功首飛。
據美國聯邦航空管理局官網9月8日訊息，「星艦」首飛事故的調查工作已經完成。最終的調查報告列舉了導致首飛失利的多個根本原因，並要求spacex公司必須採取63項整改措施，防止事故再次發生。措施包括重新設計火箭硬體以防發生洩漏和火事故災、重新設計發射台以提高其穩定性、在設計過程中引入更多評審、對包括自主飛行安全系統在內的關鍵安全系統和元件開展更多分析與測試工作，以及使用更多變更控制策略。
目前spacex公司正在落實所有整改措施，並向美國聯邦航空管理局申請許可證修改，在滿足所有的安全、環境和其他監管要求後，就可以復飛「星艦」了。
本文原載於《中國航天報·飛天科普週刊》9月16日二版。
文/於遠航。
編輯/高辰。
審核/楊建 楊蕾。
監製/索阿娣。
中國天宮空間站發射了什麼！
我國成功在空間站發射微納衛星。近日，小央 公開了一段引人矚目的 展示了中國空間站成功發射微納衛星的震撼瞬間。這個令人振奮的時刻，標誌著中國在太空領域再次邁出堅實的一步，也讓全球矚目。中國的太空探索一直以來都備受關注，而這次的微納衛星發射測試更是引發了廣泛的討論。這項測試是天宮空間站工程的一部分，基於...
空間站 人類邁向未來的起航點
人類的探索慾望永不停歇，而空間站則成為了實現我們追求未知的夢想的起點。空間站是乙個能夠提供居住和工作環境的人造天體，它的建設為人類在太空中長期生活提供了實踐和研究的平台。本文將 空間站的歷史背景 建設與發展以及對人類探索太空的重要意義。空間站的歷史可以追溯到20世紀50年代末，當時蘇聯成功發 地球上...
ISS遭遇危機，中國天宮空間站能否救援？
近日，國際空間站 iss 上發生了一起嚴重事故，俄羅斯聯盟號飛船的冷卻系統出現洩露，導致冷卻液飛濺到空間站內部，影響了空間站的正常執行。目前，iss上有7名來自不同國家的太空人，他們可能面臨著緊急撤離的風險。那麼，如果iss無法繼續維持，中國正在建設中的天宮空間站是否有能力進行緊急救援呢？這並不是乙...