一项详尽的独立研究发现，SpaceX的“星舰”正如预期般具有革命性，同时揭示了其令人印象深刻的能力以及尚存的最大障碍。该研究还介绍了一个雄心勃勃的欧洲火箭概念，有望为实现低成本的超重型发射提供一条截然不同的路径。
在星舰的第五次综合飞行测试期间，这一意义变得更加清晰，当时返回的超重型助推器被发射塔巨大的机械臂成功在空中捕获。那次演示表明，可重复使用航天飞行的新时代已经开始。
星舰的最终目标是在保持完全可重复使用的同时，将超过100吨的载荷送入近地轨道。如果SpaceX实现这一目标，它将成为有史以来最强大且最具成本效益的运载火箭。因此，航天机构和航空航天公司现在的关注点已不再是星舰是否会重塑该行业，而是它们该如何应对。
独立分析证实星舰的能力
德国航空航天中心（DLR）的研究人员最近完成了迄今为止对星舰最全面的独立评估之一。该团队没有依赖SpaceX公布的技术规格，而是通过提取前四次综合飞行测试公开视频中的遥测数据，重构了该火箭的性能。他们逐秒分析数据，以构建并验证他们自己的性能模型。
他们的研究结果表明，星舰的能力既切合实际又令人印象深刻。
根据分析，目前的完全可重复使用版星舰可以向近地轨道运送约59吨载荷。这大致相当于猎鹰重型火箭在不回收任何助推器情况下的发射能力。
研究人员还评估了SpaceX计划中的下一代星舰，预计该型号将配备更大的推进剂贮箱和更强大的猛禽3号发动机。他们的模型预测，其可重复使用模式下的近地轨道有效载荷约为115吨，而在一次性使用构型下则可能高达188吨。这将超过NASA传奇的土星五号火箭的运载能力。
欧洲的RLV C5采取不同路径
这项研究还介绍了一种名为RLV C5的欧洲超重型运载火箭概念。该设计并非从一开始就尝试完全重复使用，而是侧重于在最大化效率的同时实现部分重复使用。
该概念将DLR长期开展的SpaceLiner项目中的可重复使用带翼助推器与一次性上面级相结合。它使用液氢和液氧，这是一种比星舰猛禽发动机所使用的甲烷和氧气效率更高的推进剂组合。
与星舰不同，RLV C5助推器不会进行动力垂直着陆。再入大气层后，它将利用机翼滑翔，随后由一架大型亚音速飞机在空中捕获。尽管这种回收方法听起来充满未来感，但研究人员认为它具有重要的优势。因为助推器不需要为着陆预留推进剂，更多的燃料可以用于进入轨道。
效率与最大载荷的权衡
该研究强调了这两种运载工具背后不同的工程优先事项。
星舰的起飞重量是拟议中的RLV C5的三倍以上。这些额外的质量大部分来自实现完全重复使用所需的硬件，包括防热瓦、着陆推进剂、结构加强件以及其他回收系统。
因此，在星舰送入轨道的质量中，只有约40%是有效载荷。相比之下，部分可重复使用的RLV C5将其约74%的质量用于载荷。尽管它无法匹敌星舰巨大的运载能力，但它实现了更高的效率。
不同任务，不同方案
DLR的研究人员强调，这两枚火箭与其说是直接竞争对手，不如说是针对不同问题的不同解决方案。
星舰巨大的载荷能力和计划中的快速复用特性，使其非常适合月球基地、火星任务和大规模卫星星座等宏大项目。
另一方面，RLV C5旨在为欧洲提供自主的超重型运载能力，而无需立即承担开发完全可重复使用系统的巨额成本。因为它建立在通过SpaceLiner项目已经在研究的技术之上，研究人员认为它可以作为欧洲最终开发完全可重复使用运载火箭之前的一个中间步骤。
概念与飞行火箭的对比
该研究也承认了一个重要的现实。
星舰已经在进行飞行测试，尽管仍面临持续的技术挑战。RLV C5仍停留在纸面概念阶段，要将其转化为投入使用的运载火箭，还需要数年的额外研发。
星舰本身仍面临重大的工程障碍。在第四次综合飞行测试期间，其热防护系统的损坏程度严重，以至于不得不对设计进行大幅修改。实现快速、可靠且完全可重复使用的操作，仍然是该火箭长期经济模式背后最大的未解难题之一。
尽管如此，第一作者Moritz Herberhold及其同事得出结论：“RLV C5为欧洲自主开发部分可重复使用的超重型运载能力提供了一条有效路径。”
无论未来是属于像星舰这样的完全可重复使用巨头，还是更高效的部分可重复使用系统，该研究都表明，通往下一代航天飞行的成功路径可能不止一条。