歐洲剛剛推出了 SpaceX 星際飛船的新競爭對手

在星艦第五次飛行測試中，當返回的超重型助推器被發射塔的巨型機械手臂抓住在半空中時，其重要性變得更加明顯。這次的示範顯示可重複使用航太新時代已經開始。

星際飛船最終的目的是將超過 100 噸的貨物運送到近地軌道，同時完全可重複使用。如果 SpaceX 實現這一目標，它可能成為有史以來最強大、最具成本效益的運載火箭。因此，航太機構和航空航太公司不再關注「星際飛船」是否會重塑該行業，而是更專注於他們應該如何應對。

獨立分析證實了 Starship 的能力

德國航空航天中心 (DLR) 的研究人員最近對 Starship 進行了迄今為止最全面的獨立評估之一。該團隊沒有依賴 SpaceX 公佈的規格，而是透過在前四次綜合飛行測試期間從公開影片中提取遙測數據來重建火箭的性能。他們逐秒分析數據以建立和驗證他們的性能模型。

他們的研究結果表明，星艦的能力既現實又令人印象深刻。

根據分析，目前完全可重複使用的星艦版本可以將約59噸的貨物送入近地軌道。這大致相當於獵鷹重型火箭在其助推器之一無法恢復時可以發射的火箭。

研究人員還評估了 SpaceX 計畫中的下一代星際飛船，預計該太空船將擁有更大的推進劑儲存槽和更強大的 Raptor 3 引擎。他們的模型預計近地軌道可重複使用有效載荷約為 115 噸，在可能的消耗性配置中可重複使用 188 噸。這將超過美國太空總署傳奇的土星五號火箭的升空能力。

歐洲的 RLV C5 採用了不同的方法

該研究也提出了歐洲重型運載火箭 RLV C5 的概念。該設計並沒有從一開始就嘗試完全重用，而是專注於部分重用，同時最大限度地提高效率。

該概念將 DLR 的 SpaceLiner 長計劃中的可重複使用的有翼助推器與可消耗的上級相結合。它使用液態氫和液態氧，這是比星艦猛禽引擎使用的甲烷和氧氣更有效的推進劑組合。

與星艦不同，RLV C5 助推器不會執行電動垂直降落。重新進入大氣層後，它會用機翼滑翔，然後在半空中被一架大型亞音速飛機抓住。雖然這種恢復方法可能看起來很未來，但研究人員表示它具有顯著的優勢。由於助推器不需要儲存用於著陸的推進劑，因此可以將更多的燃料引導至軌道。

效率與最大有效負載

該研究強調了兩種車輛背後不同的工程重點。

Starship 在起飛時的重量是擬議的 RLV C5 的三倍。這些額外的品質大部分來自實現完全可重複使用所需的硬件，包括隔熱罩片、起落架、結構加固和其他回收系統。

因此，星艦質量中只有 40% 是用於將其送入軌道的有效載荷。相較之下，部分可重複使用的 RLV C5 將其約 74% 的質量貢獻給有效載荷。雖然它無法與星艦的巨大助推功率相匹配，但它確實實現了更高的效率。

不同的使命，不同的解決方案

德國航太中心研究人員強調，兩種火箭並不是直接競爭對手，而是針對不同問題的不同解決方案。

星艦巨大的有效載荷能力和計劃中的快速重複使用使其非常適合雄心勃勃的項目，例如月球基地、火星任務和大型衛星星座。

另一方面，RLV C5旨在為歐洲提供獨立的重型發射能力，而無需立即開發完全可重複使用的系統的高成本。由於它是基於已經透過 SpaceLiner 計劃探索的技術，研究人員認為它可以作為歐洲開發完全可重複使用的發射器之前的中間步驟。

概念與飛行火箭

該研究也認識到一個重要的現實。

儘管技術挑戰仍然存在，但星艦已經開始進行飛行測試。 RLV C5 仍然是一個紙面概念，將其轉變為可運行的運載火箭需要數年的額外開發。

星艦本身仍面臨重大的工程障礙。在第四次綜合飛行試驗中，其熱防護系統損壞嚴重，必須對設計進行重大修改。實現快速、可靠和完全可重複使用的操作仍然是火箭長期經濟模型背後尚未解決的最大挑戰之一。

然而，主要作者 Moritz Herberhold 和他的同事得出的結論是：“RLV C5 為歐洲獨立開發部分可重複使用的超重型發射能力提供了一種有效的方法。”

無論未來是像星艦這樣完全可重複使用的巨型系統，還是更有效率的部分可重複使用系統，研究表明，通往下一代航太的成功之路可能不只一條。