星舰重塑卫星行业：平板卫星设计成未来趋势

十年前，很少有人在SpaceX之外呼吁研发星舰这样的火箭。而如今，整个航天行业都在翘首以盼星舰的正式交付。

凭借向近地轨道运送超过100公吨（22万磅）有效载荷的能力，SpaceX的新型火箭正在改变航天行业几乎所有人的思维方式。若在轨加注燃料技术得以实现，星舰将能够向更高轨道、月球乃至火星运送同等数量的载荷，这一潜在的革命性优势尚未完全兑现。

值得注意的是，星舰目前仍处于实验阶段，距离验证埃隆·马斯克最宏大的构想还有很长的路要走。尽管如此，NASA和美国军方正在探索利用星舰登月或向偏远战区运送物资的新方案。科学家们也迫不及待地希望借助其巨大的内部空间发射超大型空间望远镜。竞争对手纷纷关注这一动向，中国正在寻求研发本国版本的星舰。与此同时，部分美国卫星制造商也开始针对这款全球最强火箭的超大运力进行适应性设计。

这是发射载具与卫星运营商之间供需平衡的一次逆转。长期以来，火箭设计都以卫星行业的趋势为参照，根据客户需求量身定制。然而到2026年，一个以超重型运载能力为特征的新时代即将到来，有望解锁卫星应用的全新可能。

传统设计逻辑与星舰的颠覆

历史上，工程师在设计新火箭时通常遵循几项基本假设：火箭将单颗或少数几颗卫星送入轨道，载荷被叠放在火箭顶部，在恰当的时机、合适的轨道上释放。小卫星搭配小火箭，大载荷则需要重型运载器，这套逻辑清晰有序。

最根本的假设之一是，卫星在发射过程中始终位于火箭最顶端，由类似蛤壳的整流罩保护，待火箭穿越大气层进入太空洁净环境后，整流罩再自动脱落。

唯一挑战过这套假设的运载器是NASA的航天飞机。它在服役前半段曾发射过各种尺寸的卫星，但最终在商业层面以失败告终。NASA随后将注意力转向国际空间站的建造工作，并于2011年顺利完成任务后退役。航天飞机最终在商业竞争中败给了成本更低的一次性火箭，其独特设计对卫星工程师的影响微乎其微。

如今，星舰再次承诺颠覆发射行业，进而影响卫星制造商和运营商的未来走向。市场上还有其他超重型运载火箭正在崛起，蓝色起源的New Glenn火箭——尤其是尚未飞行的升级版本——在性能上介于SpaceX的猎鹰9号与星舰之间。

星舰的Pez糖果盒部署机制

星舰执行的首批真实任务将运载SpaceX自家的下一代Starlink V3宽带卫星，单次发射最多可携带60颗。Starlink V3沿用了现有Starlink卫星的可叠放平板式架构。

SpaceX从一开始便摒弃了业界沿用半个多世纪的传统箱体卫星设计。在猎鹰9号上，Starlink卫星叠放于整流罩内，抵达轨道后一次性集中释放。这套可叠放平板架构自2019年起通过Starlink星座得到了充分验证。

星舰则采用了截然不同的方案：Starlink卫星置于火箭箭体内部，通过机身侧面的小舱门逐颗弹出，宛如一台Pez糖果机。滑轮和缆绳将每颗卫星依次引导至部署位置，舱门随即关闭，火箭得以完成返回地球的动作。

SpaceX选择这种创新架构有多重原因：扁平设计使每颗卫星获得更大的朝地面积；同时，至少在初期无需专门开发大型有效载荷整流罩。Rocket Lab较小的Neutron中型火箭也在整流罩设计上采取了类似的革新思路，将其与可重复使用的助推器而非一次性上面级整合在一起。而星舰的目标则更为激进——整体快速复用。

卫星制造商的变革步伐

部分卫星制造商已开始跟进，但并非全部。中国千帆宽带巨型星座的卫星采用了平板可叠放设计，而亚马逊的宽带星座Amazon LEO则保留了更为传统的卫星外形。

卫星制造初创公司Muon Space本月宣布，正在开发一款专为星舰载荷适配性优化的高功率卫星平台，命名为Condor-Ultra。该公司表示，这款平台"针对SpaceX星舰的叠放批量部署进行了优化"，可用于通信、遥感及在轨数据中心等任务。

"它的设计无需整流罩完全打开，即可通过舱口完成叠放部署，"Muon Space总裁格雷格·斯米林表示，"我们和其他客户对SpaceX在2028年前后提供的服务方案都有初步了解，这正是我们的设计方向。"

Muon的新卫星设计同样兼容猎鹰9号、Neutron等中型运载火箭，发射质量约1.5公吨（3300磅）。

斯米林指出，未来任务的多样性决定了部分卫星仍需采用更为传统的外形，并搭配常规整流罩的火箭发射。SpaceX预计最终将提供不同的部署系统，以适配与Pez机制不兼容的其他载荷类型。

"肯定还会有其他配置，"斯米林在接受采访时表示，"这款特定设计绝对是为Pez糖果机框架量身打造的，契合高朝地有效载荷面的需求，同时也与可叠放Pez式部署方式相兼容。"

其他卫星制造初创公司也在平板设计领域取得进展。Apex去年发布了名为Comet的新型平板卫星底盘，并在官网上预告了更大尺寸的Comet XL版本，"针对星舰及未来超重型运载火箭进行了优化"。

洛克希德·马丁旗下的商业卫星制造商Terran Orbital推出了名为Enterprise的平板叠放卫星设计。以私人资助空间站计划著称的Vast公司也于上月宣布进军卫星制造领域，旗下新业务Vast Satellite同样基于平板设计，"面向高密度发射和批量部署"进行优化。

Momentus公司CEO约翰·鲁德在接受采访时表示，SpaceX在如何将卫星与火箭更好整合方面展现出了极具创意的"前瞻性思维"。Momentus专注于建造用于承载小型实验或客户载荷的航天器，最新任务已携带NASA及美国军方资助的实验进入轨道，用于测试交会导航传感器和演示模块化结构的在轨机器人组装技术。

"我不认为平板架构会成为行业新标准，"鲁德表示，"我认为，鉴于SpaceX的体量，它确实会在行业中占据越来越重要的份额，但我不确定所有卫星都会向这一方向转型……其他类型的卫星有其存在的充分理由。"

星舰的成本优势

美国航空航天公司（Aerospace Corporation）的一份新报告揭示了卫星公司针对星舰进行优化的深层动因。星舰体积大、可复用，一旦正式投入运营，每千克载荷的入轨发射成本有望比猎鹰9号降低一个数量级——从数千美元降至数百美元。

太空经济学家、该报告主要作者卡伦·琼斯表示，研究结果印证了部分乐观的成本预测。她设定了三种情景：其中两种假设每次完全可复用的星舰及超重型助推器的初始发射成本为1亿美元，边际成本分别为20%和35%，这与猎鹰9号的情况基本吻合——SpaceX执行星链专属任务的发射成本低至1500万美元。

按此计算，经过10次复用后，满载星舰的每千克发射成本将降至133至233美元。在更乐观的情景下，若初始发射成本为5000万美元、边际成本为20%，经过9次复用后每千克成本可降至67美元，甚至低于大多数SUV加满一箱油的费用。若SpaceX能够实现这一目标，将印证马斯克2022年的预言——星舰单次飞行成本最终可低至1000万美元。

"我原本以为自己的研究会推翻那个预测，但第一次计算就得出了9次复用后每千克67美元的结果，"琼斯说，"这基于论文中若干重要假设，但并非天方夜谭。在最初几次飞行中肯定无法实现，但随着时间推移和学习曲线的累积，为什么不可能呢？我认为这完全可行。"

她在论文中写道，SpaceX可通过"制造与运营学习曲线、更低边际成本、满载飞行以及充分复用"的组合来实现上述目标。SpaceX已用猎鹰9号证明了这一点，但星舰不会在一夜之间复制这条路径。本月早些时候，SpaceX将一枚可重复使用的猎鹰9号助推器第35次送上太空，刷新记录。该公司于2021年实现了单枚助推器的第9次飞行，距猎鹰9号首飞已近11年。

平凡铺路，非凡可期

星舰首先将服务于巨型星座市场，从SpaceX自家的Starlink开始。这类任务将帮助SpaceX形成规模效应，进而开拓尚未实现的市场，如月球与火星的常态化往返、在轨数据中心或地球点对点运输等。

"当前最直接的营收机会来自宽带星座和互联互通业务，也就是扩建现有星座，"琼斯说，"我们聚焦于巨型星座，它们能够推动业务增长，并为更具想象力的前沿探索提供跳板。"

换句话说，平凡将开启非凡，琼斯如此总结。

因此，部分卫星制造商已在认真考虑尽快利用星舰带来的机遇，这并不令人意外。

"平板卫星形态将取代沿用已久的传统箱体卫星，有助于降低阻力、提升机动性，"琼斯表示，"星舰的Pez糖果机部署机制在我看来是极为出色的工业设计与规模化应用。这些平板卫星与Pez糖果机完美适配，或许将成为拼车发射和大规模量产卫星星座的未来行业默认标准。"

平板卫星并非万能。"这并不意味着其他类型的卫星和发射望远镜等不同形态的载荷会因此消失，"琼斯补充道。

然而，可叠放的平板卫星确实让运营商能够以更快的速度向轨道部署更强的能力。星舰凭借运载SpaceX更强大的Starlink V3卫星的能力，将把这一优势推向新高度。

"猎鹰9号单次只能发射27颗V2卫星，而星舰可以发射60颗更大的V3卫星，"琼斯说，"这意味着星舰单次发射的带宽总量达到每秒6.1万吉比特，相比之下，猎鹰9号搭载V2卫星的单次带宽仅为每秒2600吉比特。换言之，星舰单次发射可部署的带宽几乎是猎鹰9号的24倍，意义重大。"

当然，成本并不等于价格。SpaceX向商业客户收取的猎鹰9号专属发射费用为7400万美元，约为内部成本的5倍，这仍使其成为西方世界性价比最高、最为可靠的发射选项。星舰的发射定价时机与水平目前尚无定论，很大程度上取决于蓝色起源等竞争对手的进展。

"行业真正期待的是两个势均力敌的玩家，这对每千克定价的经济学至关重要，"琼斯说，"我们有两家火箭公司角逐这一赛道。竞争对整个行业都至关重要，目前一家领先，但无论是先发还是后发，SpaceX与蓝色起源之间的竞争对所有人都有利。"

部分经济学家认为星舰体量过大，难以实现SpaceX的宏大目标，但琼斯并不认同。

"有时候，当某种交通运输系统的体量增大到一定程度，会产生所谓的规模不经济，边际成本开始上升，"她说，"星舰将证明一个新的价格节点，但有人认为规模过大会带来麻烦，就像空客A380试图与波音747竞争时一样，衍生出各种维护需求。"

"星舰会走上A380的老路，走向式微吗？我不这么认为，"她说，"他们需要用实际行动来证明——需要在一段时间内持续安全飞行，持续降低边际成本，同时寄望于航天领域能够找到新的最优平衡点。但就眼下而言，这个平衡点仍在猎鹰9号这里。"

Q&A

Q1：星舰的Pez糖果机部署机制是什么原理？

A：星舰将卫星置于火箭箭体内部，通过机身侧面的小舱门逐颗弹出，利用滑轮和缆绳将每颗卫星引导至部署位置后释放，舱门随即关闭以便火箭返回地球。这种设计无需整体打开整流罩，适合叠放式平板卫星的批量部署，同时保证了火箭的可重复使用性。

Q2：星舰的发射成本能降到多少？

A：根据美国航空航天公司的研究，在初始发射成本1亿美元、边际成本20%的假设下，经过10次复用后每千克发射成本约为133美元。若初始成本降至5000万美元，9次复用后可低至67美元每千克。最乐观的情景下，单次飞行总成本最终可降至约1000万美元，但这需要通过学习曲线的长期积累才能实现。

Q3：平板卫星设计为什么适合星舰发射？

A：平板卫星可叠放堆积，契合星舰的Pez糖果机式侧舱口部署机制，无需整流罩完全打开即可逐颗释放。此外，扁平设计提供更大的朝地面积，有利于通信和遥感任务；单次发射密度高，星舰可携带60颗Starlink V3卫星，单次部署带宽是猎鹰9号的近24倍，极大提升了发射效率。

Ars Technica埃隆·马斯克星舰SpaceX