张宇佳，左光，*，徐艺哲，杜若凡，赵飞，屈峰

1.中国空间技术研究院 载人航天总体部，北京 100094 2.西北工业大学 航空学院，西安 710072

自1961年加加林首次进入太空以来[1]，人类的载人航天历史已经持续了50多年。经过探索，共发展了两类可以执行天地往返任务的载人航天器：美国的航天飞机[2]和以俄罗斯“联盟”号、中国“神舟”号为代表的载人飞船[3-4]。Mowry等[5]指出，在发展形成这两类载人航天器之后，载人航天运输工具天地往返方式便鲜有颠覆性的变化。载人飞船不可重复使用，而航天飞机只有少部分可重复使用，且维护成本高昂，因此天地往返运输成本一直居高不下[6]，从而大大限制了天地往返运输的频率，阻碍了人类向更远的天空边界探索的步伐[7-8]。

近年来，民间商用航天力量的兴起为航天领域注入了新的活力[9-11]，而其中的佼佼者就是SpaceX公司[12]。SpaceX公司通过采用栅格翼和矢量推力控制技术，实现了第一级火箭和助推器的回收降落与重复发射[13-17]，从而大大降低了发射成本，将近地轨道的发射成本从航天飞机的$54 500/kg降低至$2 720/kg[18]。在回收火箭取得成功的基础上，SpaceX公司开始着手研制新型天地往返运输系统，并将其命名为Starship[12]。Starship与一级火箭助推器采用串联布置，设计总高度达130 m，起飞重量5 000 t，起飞推力达9 000 t， 一旦研发成功，其运载能力将远远超过现役各型火箭，代表天地往返运输系统的最前沿。同时，通过对一级火箭和Starship的重复使用，其载人天地往返运输成本可以大大降低，从而使载人航天走向常态化。……