专家警告：星舰隔热盾技术，是快速重复使用的“死胡同”|nasa|spacex|大气层|星舰|着陆|隔热盾|飞行器

星舰上周在印度洋着陆后，其隔热盾的近距离画面。

图源：SpaceX

导读

星舰第 13 次试飞取得明显进展，但原文援引多位航天界人士指出，星舰当前采用的陶瓷瓦热防护系统，仍可能难以支撑“完整且快速”的重复使用。争议的核心不在于它能否完成一次再入，而在于能否以较低成本、较短周期完成检查、整修与再次飞行。

卫网君编译

一个难解的问题

SpaceX 上周五成功发射了星舰，似乎展示出这枚巨型火箭迈向其宏大目标的重要而可信的进展。最快在下一次飞行中，星舰就可能进入轨道、开始把卫星送入太空，并有望返回发射场，由发射塔实施“接住”回收。

这是一项在巨大尺度上展开的令人印象深刻的工程成就。但尽管星舰第 13 次试飞取得显著进展，一个关键问题——很可能也是关乎星舰未来的核心问题——仍未得到解决。

问题在于星舰的隔热盾，也就是在飞行器穿越地球大气层、经历高温再入时，保护其腹部的大约 1.8 万块陶瓷瓦。部分专家认为，SpaceX 当前的方案可能无法帮助星舰实现其最终目标：以低成本、高频率飞行。

“死胡同”？

美国国家航空航天局（NASA）前工程师丹·拉斯基在接受 Ars Technica 采访时表示：“对于所有要求完整且快速重复使用的任务而言，星舰当前的热防护系统是一条死胡同。”拉斯基曾在 NASA 艾姆斯研究中心从事隔热盾材料研究近 40 年，并参与发明了 PICA 材料；该材料被用于载人龙飞船的隔热盾。

半个世纪前，NASA 在研制航天飞机时也遇到过同类问题。航天飞机使用数千块轻质陶瓷瓦，为其铝制结构提供隔热保护。这些瓦片总体上发挥了作用，但美国航天机构始终未能破解“快速”重复使用的难题。每一块瓦片在飞行后都需要检查，因此航天飞机轨道器的重复使用始终成本高昂、耗时很长。

SpaceX 相比航天飞机具有一些优势。星舰采用的钢制结构对热量更耐受；在瓦片失效的部位，结构能够承受最高约 800 摄氏度的温度。因此，局部发生烧穿可能仍在可接受范围内。

不过，拉斯基与另外两位航天界人士——前 NASA 宇航员查尔斯·卡马达，以及曾负责特朗普—万斯白宫 NASA 过渡团队的查尔斯·米勒——在一份新分析中指出，星舰要实现快速重复使用，仍面临重大挑战。

为什么必须实现快速重复使用

这些专家指出，在上周的第 13 次飞行后，星舰只损失了少量陶瓷瓦，这显然是一个积极信号。隔热盾在再入过程中也确实保护了星舰，使其能够受控下降并完成着陆。

但在 SpaceX 公布的印度洋着陆星舰无人机画面中，隔热盾表面出现了明显的白色条纹。这些条纹似乎都起源于瓦片之间的接缝，暗示高温气体可能穿透了这些边界。画面中还可见瓦片开裂和边缘破损的迹象。

星舰第 10 至第 13 次飞行后，隔热盾外观的对比图。

图源：Nic Cruz Patane

显然，星舰的隔热盾已经足以支持飞行器重返地球大气层。问题在于，出现这些受损迹象后，这套隔热盾在再次发射前很可能需要进行大量检查和整修。换句话说，SpaceX 距离实现星舰的“完整且快速”重复使用仍有一段路要走。所谓“完整”，是指助推器和星舰上级都能够重复使用；所谓“快速”，则是让每艘星舰在数天或数周内，而不是在付出高昂成本后等待数月，完成再次飞行准备。

SpaceX 知道这一难题

需要指出的是，SpaceX 并非没有意识到隔热盾问题的严重性，也并非在无视风险、盲目前进。

在多个播客节目和 X 平台发文中，SpaceX 创始人埃隆·马斯克多次表示，解决可重复使用隔热盾的问题，是公司面临的最困难问题之一。今年 2 月，马斯克在接受德瓦克什·帕特尔播客采访时进一步表示，可重复使用隔热盾是星舰“尚未解决的最大问题”。他说：“如果你希望它能够着陆、补加推进剂后再次起飞，就不能进行那种对 4 万块瓦片逐一费工检查的工作。”

为应对这一难题，SpaceX 已经在瓦片材料的新配方、形状标准化等方面进行了大量投入，并在星舰试飞过程中严格测试多种方案。

上述独立专家认为，与航天飞机的隔热瓦相比，SpaceX 的现代热防护系统确实是一次有价值的“渐进式”改进，但其依赖的仍是同一种基础解决思路。

因此，专家认为，星舰隔热盾很可能足以支持部署下一代星链卫星星座；但他们担心，这套方案可能无法达到大规模月球和火星定居点、轨道数据中心或大规模天基太阳能所需要的高飞行频率——即每年数百次乃至数千次的低成本发射。

NASA 至少目前尚未提供帮助

这是 NASA 可能提供帮助的一个领域。

这些专家指出，过去 30 年来，NASA 并未对面向低地球轨道返回、再入速度约为 25 马赫的飞行器热防护研究进行实质性投资。他们认为，星舰所采用的底层技术，均建立在航天飞机、国家空天飞机计划或 X-33 项目等早期工作之上；目前几乎没有机构在认真投入新型先进轨道再入热防护材料的研发。

米勒曾在 2024 年末参与过渡团队工作，并访谈多位 NASA 高级官员。他表示，自己得到的反馈是，相关基础研究开发管线中没有正在推进的项目。不过，他也说，这一领域的现任和前任 NASA 研究人员认为，仍存在一些值得探索的有前景方案。

米勒说：“基于这些情况，我们建议 NASA 发起一项新的计划，投资于 25 马赫热防护系统的研究、开发与验证。截至目前，这还没有发生。”

译注

热防护系统（thermal protection system，TPS）：指飞行器在高速再入大气层时用于抵御气动加热的材料、结构与安装体系。

PICA：一种轻质烧蚀型热防护材料，英文全称为 Phenolic Impregnated Carbon Ablator。

“完整且快速”重复使用：原文强调的不是“能否再次使用”，而是助推器与上级能否都在较短周转周期内、以较低维护成本再次执行任务。