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人类将如何重返月球?SpaceX星舰登月全过程解析!||SpaceX 系列

人类将如何重返月球?SpaceX星舰登月全过程解析!||SpaceX 系列 星际航行
2025-12-16
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导读:今天我们就来聊聊星舰从地球到月球的完整旅程,让大家一次看懂SpaceX的整套月球任务。

今天我们就来聊聊星舰从地球到月球的完整旅程,让大家一次看懂SpaceX的整套月球任务。

星舰登月计划与过去的阿波罗计划有本质不同,它依托完全可重复使用的星舰和超重型助推器,将人类和大规模货物直接运送到月球表面,为长期驻留和科研任务提供能力。相比一次性使用的登月舱,星舰注重高频发射、高载荷运送和升空操作,使月球探索逐渐从短期访问转向可持续存在。

登月版星舰在设计上进行了针对性的优化,它去掉了大气返回所需的隔热盾和机翼,增加了用于月球着陆和表面操作的推进器,同时强化了太阳能供电和通信系统,确保飞船在轨道和月球表面长时间运行。内部空间超过600立方米,配备双舱门和气闸,可同时支持宇航员操作和科学实验任务。这种内部容量是阿波罗登月舱的数倍,使得一次任务可以同时运送探测车、科研设备、生活物资和建造基地的材料。

发射阶段选在德克萨斯州博卡奇卡SpaceX的星舰发射和测试基地。星舰与超重型助推器组合后,高度约120米,由30多台猛禽发动机提供总推力。助推器完成初期飞行后返回地面重复使用,而星舰本体则继续加速进入低地球轨道,进入任务中一个至关重要的等待阶段。

在这里,星舰并不会立刻奔向月球,而是停留在轨道上,为接下来的在轨推进剂加注做好准备。这一环节是星舰登月计划的核心创新之一,也是整个任务能否成立的关键技术基础。在SpaceX的设计中,前往月球的登月版星舰并不承担运油(运送推进剂)的任务。推进剂的运输由专门的加油星舰完成,多艘加油星舰会在不同时间窗口从地球起飞,进入同一高度的低地球轨道。他们的唯一任务,就是将携带的液氧和液态甲烷运送到轨道上的推进剂库。推进剂库可以理解为一个部署在地球轨道上的太空加油站,它本质上是新建的一种变体,去除了载人相关系统,最大化推进剂储存体积并针对长期在轨停留进行了专门优化。

推进机库配备了遮阳结构、热控涂层和低温管理系统,用来尽可能降低液氧和液态甲烷在太空环境中的蒸发损失。每一艘加油(运送推进剂)星舰抵达后都会与推进剂库完成对接,将自身携带的推进剂转移进去,随后脱离轨道并返回地球,进入下一次重复使用流程。通过这种方式,推进剂库会逐步被注满,等到推进剂储备达到任务需求后,真正执行登月任务的登月版星舰才会与推进剂库进行对接。相比多次与不同加油星舰反复对接,这种集中储存、一次性加注的模式可以显著降低操作复杂度和任务风险。

登月星舰在对接后,会通过低温推进剂传输管线一次性完成所需燃料的加入。之所以必须采用在轨加注,是因为即使是星建这样的大型运载系统,也无法再从地球表面起飞时,同时携带足够的燃料、货物和人员直接完成登月或升空任务。如果强行这样设计,火箭的规模和成本都会变得极其不现实。通过在低地球轨道完成加注,星舰只需要携带进入轨道所需的最小燃料起飞,从而把更多质量额度留给最终要送往月球的有效载荷在推进剂加满之后,登月版星舰的质量已经远远超过任何单次地面发射所能承受的水平,但在太空中,这种质量并不是问题。

此时,星舰脱离推进剂库,调整姿态,进入深空飞行构型,准备执行离轨点火。随后,登月版星舰进行一次持续时间较长的发动机点火,正式进入地月转移轨道。这是一条将飞船从地球引力井中抛向月球方向的深空转移轨道,其轨道形态为长椭圆形,远地点指向月球所在位置。点火完成后,星舰关闭主发动机,进入深空巡航阶段,依靠惯性继续飞向月球,为后续的月球轨道进入和登月任务奠定基础。这种由多次小规模发射+轨道储存+一次性深空出发组成的模式,是SpaceX对传统深空任务架构的根本性重构。它避免了建造超大型一次性火箭的低效率方案,而是通过重复使用标准化、新建变体和轨道物流体系,把深空探索从一次性工程转变为可以规模化运作的运输体系。这正是星舰登月计划能够向长期可持续方向发展的根本原因。

接下来,我们聊聊登月版星舰前往月球后的任务细节。在飞往月球的过程中,星舰进入深空飞行姿态,其机身搭载的太阳能板持续展开,为飞船内部的航电、通信、热控系统提供电力。同时,飞船使用冷气体自控推进器进行微小姿态调整,保证推进剂保持稳定分布,并确保通信天线持续对准地球。整个转移阶段,星舰通过深空网络与地面保持持续联络,接收导航、更新轨道修正指令以及各项遥测数据分析。接近月球引力范围后,星舰需要执行一次月球轨道插入点火,使速度相对于月球降低,进入预定的近直线运轨道NRHO,这是一种长期稳定、燃料消耗极低的近月轨道,具有良好的地球可见性和通信几何条件,非常适合作为交汇对接轨道。NASA的月球门户空间站未来也将位于这一轨道。星舰进入NRHO后会保持待机状态,并准备与猎户座飞船进行交会对接。猎户座飞船从地球发射后,经自身的地月转移与轨道插入到达月球附近,同样进入NRHO两艘飞船在深空导航系统和自动对接系统的引导下逐步接近,最终完成机械连接与气密通道确认。舱门打开后,宇航员从猎户座转移至登月版星舰,完成舱内配置切换、生命支持系统检查、着陆推进器自检以及科学设备确认。这一准备阶段结束后,登月星舰等待合适的窗口从NRHO脱离并进入月球着陆的下降轨道,开始执行最终的月面着陆任务。

月球着陆阶段,星舰依靠高位着陆推进器控制下降,避免扬起过多月尘,并确保平稳着陆。南极附近被选为登月目标区域,这里具备水冰储量和长期日照优势,有利于未来基地建设。舱门打开后,宇航员通过升降平台下到月面,开始科学实验月球探测和设备部署。星舰不仅提供生活和科研空间,还能运送大量建造基地所需的拈块机械和补给,为长期驻留奠定基础。登月版星舰在货物运送能力上远超阿波罗登月舱。单次任务就可以携带上百吨货物,包括科学仪器、探测车、能源设施、建造材料和生活用品。

双舱门气闸的设计支持宇航员频繁进出,同时保证舱内气压稳定,为月球表面操作提供更大灵活性。未来,随着多次任务完成,星舰将成为月球长期存在的重要平台,支持科研、能源开发和基础建设。星舰的技术特点还包括灵活的对接系统,它兼容多种航天器,可作为主动或被动系统完成在轨交会燃料补给或货物转运。这一系统基于SpaceX龙飞船经过飞行验证的对接技术,可靠性高,操作简便。

此外,星舰有多种任务变体,包括加油星舰、无人货物运输舰和推进剂储存舱,各自针对不同任务进行优化,使整个深空任务链条高效可靠。星舰登月计划不仅是一次再登月,更是一项可持续深空探索工程。它为月球提供长期可用的运载能力和居住空间,降低探索成本,提高科学实验和基地建设效率。长期来看,星舰能够运送基地模块、能源系统、通信网络和科研设施,为月球长期驻留提供条件,也为火星及更远的行星探测奠定基础。相比50年前的阿波罗登,月星舰能够同时运送更多人员和更大体量设备,支持更长时间的驻留,使人类在月球的存在由短期访问转向可持续发展。未来,月球基地可能从科学站逐步扩展为完整生活区,涵盖居住舱、实验室、能源设施和材料加工设备。

通过多次新建任务积累经验,人类可以在月球进行能源生产、通信测试和材料处理,为火星任务建立前期基础。这些任务不仅推动月球科学研究,也将验证深空生存技术、长期居住条件以及资源利用方法。星舰登月计划的核心价值在于通过高载荷运输、在轨补给和长期驻留能力,把月球从短期实验场转变为可持续科研和居住平台,为深空探索建立标准化流程。它的成功意味着人类在深空探索上的模式发生根本性改变,从依赖一次性火箭单次任务,到依托可重复使用飞船持续运输和长期基地建设。从技术上看,星舰不仅是运载工具,它是深空运输平台和移动科研基地。它可以搭载科学设备、生命保障系统、能源模块和建造材料,能够支撑月球表面长时间活动,同时为未来火星任务提供运载和在轨操作经验。SpaceX的设计理念强调可重复使用和模块化,这不仅降低了成本,还使任务计划更具灵活性和可持续性。100多年前,儒勒凡尔纳在书中描绘了一枚银色炮弹飞向月球的想象。而在今天,星舰正成为这个时代真正的银色飞船,它不仅能环绕月球,降落月面,还能承载建立月球基地所需的物资和设备,使人类在地球之外的存在成为可能。

未来几十年,月球不再只是短暂访问的目标,而将成为科学研究、技术验证和深空探索的前哨,而星舰则是实现这一切的关键工具和基础设施。

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本公众号是国内第一家以载人航天和深空探测为主题的公众号,下设国际月球村、Artemis任务、美天军观察、太空评论、太空经济、深空探测、读书荐书感悟等十个专题栏目,希望能以此推动国内航天科普事业的发展和进步。
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