码厩开发者笔记

#9 火箭技术路线之争：国产商业火箭为何没有照搬星舰？

近日，国内民营火箭企业微光启航和深蓝航天公布了新的技术进展：前者采用“全碳纤维+液氧甲烷”路线，后者则展示了5米直径不锈钢共底贮箱。两家企业似乎各自借鉴了星舰的一部分技术，却没有完整复制其方案。这背后反映的不是技术偏好，而是不同任务目标下的工程取舍。

#8 SpaceX

#7 星舰

目前已经验证的关键能力：

起飞 → 进入太空 → 再入大气层 → Super Heavy助推器回收 → 进入轨道 → 轨道部署卫星

其中需要特别说明：

• 进入太空：已经验证。
• 再入大气层：已经验证，Starship曾完成受控再入并在印度洋溅落。
• Super Heavy回收：已经验证，包括返回发射场并由发射塔“筷子”捕获。
• 进入轨道：Flight 14首次实现。
• 轨道部署卫星：Flight 14首次完成实际Starlink V3卫星部署。
• Starship上面级回收：尚未验证。

上面级回收是目前最重要的技术挑战之一。Super Heavy主要负责大气层内的上升和返回，而Starship上面级如果执行完整轨道任务，需要以约7.8 km/s的轨道速度重新进入大气层，因此需要解决高速再入产生的巨大热流以及飞行控制问题。隔热瓦、机体结构、襟翼、姿态控制、发动机重新点火以及最终着陆等技术都需要经过持续验证。

接下来的主要计划：

1. 轨道运输

   从单纯的技术验证转向真正承担轨道运输任务。SpaceX计划进一步扩大Starship的有效载荷能力，并将V3设计为可重复使用状态下向近地轨道运送约100吨级载荷。

2. Starlink大规模部署

   利用Starship远高于Falcon 9的运力，一次发射部署更多Starlink卫星，逐步验证Starship作为高运力商业运载火箭的实际应用价值。

3. 实现完整重复使用

   最终目标不是“助推器能回收”，而是两级都能够重复使用：

   发射 → 进入轨道 → 再入大气层 → Starship返回发射场 → 塔架捕获 → 快速检查 → 再次发射

   这才是Starship低发射成本和高发射频率商业模式的核心。

4. 轨道加注

   通过多艘Starship在近地轨道之间进行推进剂转移，为执行月球、火星等深空任务的Starship补充液氧和甲烷。这是Starship从近地轨道运输系统走向深空运输系统的关键技术。

5. 月球——NASA Artemis

   NASA已经选择Starship HLS作为Artemis载人登月计划的重要月球着陆器。未来Starship需要完成轨道加注、地月转移、月球轨道运行以及月面起降等一系列任务。

6. 火星

   这是SpaceX更长期的目标。最终设想是利用Starship将人员和货物送往火星，并利用火星当地资源生产甲烷和液氧，为后续火星起飞和返回地球提供推进剂。

#6 月球探索与殖民

#5 火星探测计划

#4 卫星导航四大天王

GNSS 是 Global Navigation Satellite System 的缩写，中文叫 全球卫星导航系统。

• “运行时间”是指正式全球运行的年份。
• “精度”是指民用精度，军用级别信息均未公开。
  网络资料显示，Galileo 配合 High Accuracy Service（HAS） 技术，在满足条件时可以做到约 20 厘米级精度。

1. GPS（美国）

   GPS（全球定位系统）由美国国防部建设和运营，20世纪70年代启动，1995年具备全球运行能力，是全球应用最广泛的卫星导航系统。
   GPS主要由空间段、控制段和用户段组成，目前在轨卫星数量超过30颗，覆盖全球。民用开放信号免费使用，广泛应用于手机定位、汽车导航、航空航海、测绘、授时以及金融和通信网络同步等领域。
   GPS长期占据全球卫星导航市场主导地位，大量终端芯片同时支持GPS与其他GNSS，以提高定位精度和可靠性。

2. 北斗卫星导航系统（中国）

   北斗卫星导航系统（BDS）由中国自主建设和运营。北斗经历北斗一号、北斗二号和北斗三号三个阶段，2020年完成全球组网并正式提供全球服务。
   北斗三号采用中高轨道卫星与地球静止轨道卫星等多种轨道组合，目前全球服务能力覆盖定位、导航和授时。
   除基本定位功能外，北斗还提供短报文通信、精密单点定位、星基增强等特色服务，在交通运输、农业、测绘、应急救援、电力通信和大众消费电子等领域得到广泛应用。
   其中短报文通信功能是一个特色，可以实现

   2003年，中国与欧盟签署伽利略合作协议，承诺出资约2亿欧元，并参与相关研发和产业合作。
   2004年，中国正式成为伽利略联合体成员。但此后随着项目安全与技术合作限制加强，中国获得的实质性技术参与有限。
   中国最终转向自主建设全球卫星导航系统，北斗由此加快发展，并于2020年完成全球组网。

   北斗不是单一轨道类型的卫星导航系统，而是采用了 GEO + IGSO + MEO 三种轨道混合组网，作用是既可以全球覆盖，又重点强化中国及亚太地区的服务能力。
   GPS、GLONASS、Galileo 均是 MEO 轨道。

   轨道类型	北斗典型高度	主要作用
   MEO 中圆地球轨道	≈ 21,500 km	全球覆盖，承担全球导航的主体
   IGSO 倾斜地球同步轨道	≈ 35,800 km	重点加强亚太地区覆盖
   GEO 地球静止轨道	≈ 35,800 km	长期覆盖固定区域，并提供增强、短报文等服务

3. GLONASS（俄罗斯）

   GLONASS（格洛纳斯）是俄罗斯建设和运营的全球卫星导航系统，最初由苏联于20世纪70年代启动。系统采用中地球轨道卫星组成星座，设计目标是实现全球连续导航服务。
   GLONASS在1990年代后期开始提供全球覆盖，俄罗斯随后持续进行卫星更新和现代化建设。其开放信号可用于民用定位导航，目前许多智能手机、汽车导航设备和GNSS接收机同时支持GLONASS。
   与GPS、北斗和Galileo联合使用，可以增加可见卫星数量，改善复杂环境下的定位连续性和可靠性。

   GLONASS 的轨道倾角是 64.8°，明显高于 GPS 的 55°。轨道倾角越大，卫星轨迹越接近高纬地区，因此在俄罗斯、北欧、加拿大等高纬度区域，GLONASS 能提供更好的卫星几何分布和可见性。

   GLONASS 传统信号采用 FDMA（频分多址），而 GPS、Galileo 等主要采用 CDMA（码分多址）。GLONASS 给不同卫星分配不同载波频率，因此相邻卫星信号在频域上具有较好的隔离。
   现代 GLONASS 正在从传统 FDMA 向 CDMA + FDMA 演进，新一代 GLONASS-K/K2 引入 CDMA 信号，目的之一就是改善精度、抗多径能力和与其他 GNSS 的兼容性。

4. Galileo（欧盟）

   Galileo 是欧盟建设的全球卫星导航系统，由欧盟负责政策和总体建设，欧洲空间局等机构参与技术实施。Galileo 开放服务于 2016 年正式启动，是欧洲建立自主全球卫星导航能力的重要基础。
   系统主要采用中地球轨道卫星组网，提供开放服务、高精度服务和公共监管服务等多层次服务，并支持与 GPS、北斗、GLONASS 等系统联合使用。目前全球大量智能手机、汽车和专业 GNSS 接收机均支持 Galileo。

   Galileo 还有一些具有代表性的特色服务：
   1. OSNMA（开放服务导航消息认证）：通过对导航电文进行认证，使接收机能够验证导航数据是否来自 Galileo 系统，从而降低 GNSS 欺骗（spoofing）攻击带来的风险。它主要针对“伪造信号”，并不能直接解决无线电干扰（jamming）问题。
   2. SAR（搜索与救援）：Galileo 参与国际 Cospas-Sarsat 搜索救援体系，支持对遇险信标的定位与搜救，并提供 Return Link（返向链路）服务，使遇险人员能够收到“求救信号已被接收”的确认信息。

5. QZSS（日本）

   QZSS（准天顶卫星系统）是日本建设的区域卫星导航系统，主要服务日本及亚太部分地区。
   它并不是完全独立的全球导航系统，而是通过特殊的准天顶轨道，让部分卫星长期处于日本上空附近，从而改善城市峡谷、山区等环境下的卫星可见性。
   QZSS能够提供定位、导航、授时及增强服务，并与GPS等系统协同工作。其核心价值并非取代GPS，而是针对日本复杂地形和高层建筑密集地区提高定位覆盖和精度。

6. NavIC（印度）

   NavIC是印度自主建设的区域卫星导航系统，原名IRNSS，主要覆盖印度及印度周边区域。系统采用地球静止轨道和地球同步轨道卫星，为印度及周边地区提供定位、导航和授时服务。
   NavIC最初主要面向军事、交通、灾害管理、测绘和资源管理等领域，随后逐步扩大民用应用。
   与GPS、北斗、Galileo等全球系统相比，NavIC覆盖范围较小，但能够增强印度对卫星导航基础设施的自主控制能力，并逐渐进入智能手机、汽车和专业导航设备等终端。

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