星舰启航：“太空拾荒者”出发

华西计算机团队 分析师：刘泽晶SACNO：S1120520020002邮箱：liuzj1@hx168.com.cn 分析师：李静远SACNO：S1120525090002邮箱：lijy5@hx168.com.cn 核心观点 猎鹰系列形成长期技术与工程累积，为星舰的跨越式创新作铺垫 经过猎鹰9号和猎鹰重型在可重复使用技术及产业链高度垂直整合等方面的迭代，SpaceX已在火箭发射领域建立起低成本、高效率、高可靠性的成熟范式。在此基础上，星舰对成本、运力、复用能力、发射频次提出了更为激进的要求，其中，单次发射成本将由6200万美元降至200-2000万美元，复用周期将由数周缩短至数天乃至1天以内。通过采取全流量分级燃烧发动机、不锈钢箭体、陶瓷隔热瓦、“筷子夹火箭”技术等跨越式创新，星舰正朝着工程效率与成本的极致优化路线跃迁。 SpaceX引领航天降本革命，火箭发射驱动核心供应商价值重估 SpaceX的技术突破推动航天行业从性能至上逐步转向性能与成本并重，产品端从高度定制化的航天级产品转向工业化、标准化产品，盈利端从单次发射高利润转向高频次发射的规模化效应。在供应链层面，SpaceX通过全产业链垂直整合与全球化协作，打破了传统航天产业高壁垒、长周期的供应链模式，不仅支撑了星舰项目的高频发射目标，也为全球商业航天企业提供了可借鉴的降本增效路径。SpaceX的发射节奏、订单动态与技术进展，已成为其供应链上市公司股价波动的“核心锚点”。 目标年产万艘：星舰有望开启太空常态化运营时代 星舰项目正从技术验证快速迈向规模化量产，其颠覆性的降本能力与“每小时一次”的发射频率目标，将彻底重构全球航天产业格局。随着全箭复用、“筷子”机械臂捕获等核心技术突破，星舰将把太空发射成本压至当前的1%，支撑2026年无人火星任务和2030年载人登陆的里程碑。同时，依托未来计划年产1万艘的产能，推动太空探索从“单次任务”转向“常态化运营”，催生卫星互联网、深空资源开发等全新商业场景。 投资建议： 受益标的： 海外链：SpaceX及北美:西部材料、信维通信、钧达股份、通宇通讯等；太空光伏:迈为股份、宇晶股份、东方日升、捷佳伟创、高测股份、奥特维、连城数控、晶盛机电、拉普拉斯等； 国内链：火箭:航天动力、超捷股份、再升科技、航天机电、航天宏图、高华科技、航天电子、天力复合等；太空算力:顺灏股份、臻镭科技、普天科技、中科星图、佳缘科技、乾照光电、上海港湾等；卫星:西测测试、天银机电、中国卫星等；通信载荷和激光通信:航天电子、烽火通信、新光光电、上海瀚讯等；地面站和用户终端:海格通信、北斗星通、硕贝德、华测导航、盟升电子等。 风险提示：1）技术发展不及预期；2）商业化落地不及预期；3）行业竞争加剧等。 目录 01 SpaceX火箭迭代脉络 02星舰结构与技术的多方位创新03 SpaceX核心供应商梳理04未来展望与行业影响05投资建议与风险提示 1.1猎鹰系列技术演进曲线 猎鹰9号（2010年6月首飞） 猎鹰1号（2006年-2009年） 猎鹰重型（2018年2月首飞） 猎鹰9系列火箭包括3种型号，分别是猎鹰9-1.0，猎鹰9-1.1，猎鹰9-1.2（构型1-5）、其中1.0与1.1已退役。 猎鹰重型为全球首款可重复使用的重型运载火箭。 火箭构造 火箭构造 猎鹰1号为两级入轨火箭，一级安装1台梅林1发动机，二级安装1台茶隼发动机，两级发动机均是SpaceX自研的液氧/煤油发动机。 火箭构造 猎鹰重型是在猎鹰9号基础上发展而来的，其中整流罩与猎鹰9号相同，二级使用相同的发动机，结构材料相同。一级使用3个芯级并联组成，即共有27个梅林发动机，侧芯或助推器连接在中心芯级的液氧罐的底部和顶部，每个芯级相当于猎鹰9号一级，均可重复回收使用。与猎鹰9号相比，猎鹰重型的三个第一级芯级和第二级芯级贮箱也均由铝锂合金制成，但是结构承载安全系数由1.2增加为1.4。 猎鹰9号是一款两级运载火箭。采用液氧煤油发动机。其中一级采用9台梅林发动机，呈圆形分布，其中8台在同一分布圆，第九台在中心位置；二级采用一台梅林真空发动机，相对于一级，二级使用的梅林发动机为提高效率喷嘴有所放大。一级为可回收状态，包括一级发动机与级间段。 火箭参数 高度21m，直径1.7m，起飞质量28t，近地轨道载荷670kg，太阳同步轨道载荷200kg。 火箭参数 火箭参数 高度70米、直径3.7米，起飞质量549吨，近地轨道运力22.8吨，地球同步转移轨道运力8.3吨。回收一级时，近地轨道运力为17.4吨，地球同步转移轨道运力为5.5吨。 重要事件 猎鹰重型火箭高70米，宽12.2米，起飞重量1420吨，近地轨道运力高达63.8吨，地球同步转移轨道运力为26.7吨，地火转移轨道运载能力为16.8吨。回收第一级和两个助推器时，近地轨道运力为30吨，地球同步转移轨道运力为8吨。 历经三次失败发射后，通过持续功攻克工程薄弱环节，最终于2008年9月实现入轨突破，成为世界首枚使用私人资金开发与制造的进入地球轨道的全液体燃料运载火箭。2008年12月，获得NASA的16亿美元的商业航天发射合同，使得公司经营得以持续。 技术突破 猎鹰9号火箭的改进目标包括：提升火箭运载能力及火箭重复使用能力，并使其满足载人需求。火箭LEO运载能力由最初的8.5吨提升至22.8吨，GTO运载能力由3.4吨提升至8.3吨，一次任务中能将最多60颗星链卫星送入近地轨道；验证了一子级的回收技术，并实现了一子级的复用。技术途径包括：提升主发动机性能、增加推进剂密度、调整火箭结构和简化芯级的复用等。 技术突破 普通的猎鹰9号火箭主要是为了短途发射任务设计，而猎鹰重型运载火箭未来的目标是能够成为人类前往月球或火星的主要途径。 报价 2009年末宣布的价格为700万美元。 报价 报价 2018年重型猎鹰首飞时，助推器与芯级全部回收、仅抛弃芯级、全抛弃的报价分别为9000万美元、9500万美元和1.5亿美元。 猎鹰9号发射一次性报价为6200万美元，回收复用报价为5000万美元。 1.2猎鹰体系的能力边界与升级需求 猎鹰9号在高轨任务执行、成本及可复用技术上存在明显限制，需设计新型火箭以实现低成本、高频次的太空运输体系，满足大规模卫星发射、将货物与人类送往月球、火星等需求。 猎鹰9号的优势 猎鹰9号的劣势 猎鹰9号在高轨任务执行、成本及可重复使用技术上仍存在边界限制 猎鹰9号在结构轻质化、发动机综合性能方面已达领先水平，且已实现批量生产和部分重复使用。 猎鹰9号全箭使用液氧煤油作为推进剂，比冲不高，在回收状态下，干质比稍有下降。这使得猎鹰9号的高轨运载能力较差，猎鹰9号也极少执行GEO直送任务、深空任务。 据《猎鹰-9运载火箭发射成本研究》可得猎鹰9号的成本边界，一枚全新的猎鹰9号运载火箭的总成本为4500万美元，复用成本为1500万美元，其中二子级的重新制造成本为1000万美元。 目前仅能实现一级的可重复使用，单枚最高复用次数为32次。最快复用周转纪录为9天3小时39分。 1.3从猎鹰到星舰的战略升级 在应用目标层面，猎鹰9号主要用途是发射卫星以及向国际空间站运输补给等，星舰的主要用途是将货物与人类运输到月球、火星，深空探测，商业太空旅行等，因此在设计与制造上，星舰更注重提高火箭运力、复用程度、发射频次，并降低火箭的制造成本。星舰相比猎鹰将更具通用性。从结构来看星舰分为上面级星 舰（starship launch system）以及超重（super heavy），上面级星舰根据不同任务具备不同样式，包括载人（crew）、货运（cargo）、加油（tanker）、登月（lunar lander）、深空飞船（deep space spacecraft）五种改装版本。根据用途，火箭可以容纳多达100名宇航员，并配备完整的舱室以支持长途旅行；承载最多250吨的有效载荷和50吨的回程有效载荷，包括燃料；可以作为现代版的阿波罗飞船，进行月球表面的着陆和起飞；可以执行星际飞行，前往目的地并返回。 1.4星舰迭代历程一览 全箭轨道级飞行试验迭代阶段（2023年至今）通过全箭系统飞行试验迭代、优化和调整设计细节。 样机飞行试验迭代阶段（2019—2022年）2019年3月，项目进入样机飞行试验迭代阶段，对星跳号验证机、MK系列原型机、SN系列原型机和多个不锈钢贮箱进行了测试。其间，Space X根据试验结果持续对超重-星舰方案进行调整和优化。 设计方案迭代阶段（2016—2018年）2016年，星际运输系统项目进入了设计方案迭代阶段，公司主要研制力量逐渐从猎鹰火箭转移至该项目中，每年对设计方案进行较大调整。 方案酝酿阶段（2005—2015年）这一阶段Space X主要对关键技术进行了储备和论证，包括发动机技术、箭体材料和热防护材料等。 2.1星舰动力系统的革新 猎鹰系列火箭采用梅林发动机，更注重可靠性与低成本；而用于星舰的猛禽发动机则专注于服务太空探索的尖端性能。发动机数量上，星舰相比猎鹰系列火箭搭配了更多的发动机。猎鹰9号第一级使用9台梅林发动机，第二级使用1台；星舰的超重推进器（Super Heavy booster）使用33个猛禽发动机，上面级星舰使用6台猛禽发动机。梅林发动机与猛禽发动机的主要差异体现在推进剂和燃料循环方式的选择上。1)推进剂：梅林发动机采用煤油（RP-1）和液氧（LOX）驱动， 通过利用RP-1的高密度以及近室温存储的优势，在许多任务都具有实用性和高效性。猛禽发动机使用液态甲烷和液氧，需要在低温下处理，增加了复杂性，但甲烷燃烧更清洁，减少了发动机内的碳累积，降低维护需求，并且甲烷能在火星上获取，因此无需携带燃料，这使得星舰的有效载荷增至150吨。2)燃料循环方式：梅林发动机采用开式燃烧循环。猛禽发动机采用全流量分级燃烧循环，这种方式能使推进剂以99%的效率实现几乎完全燃烧。 猛禽发动机在推力、比冲方面具备优势。1）推力：猛禽发动机提供了更高的推力，猛禽3产生的推力几乎是梅林1D的三倍，能使更大的有效载荷摆脱地球引力，但梅林1D和猛禽3的推重比相差不大。2）比冲：猛禽发动机通过全流量分级燃烧系统实现更高的比冲，真空目标约为380秒，使其在长时间任务中非常高效，相比之下，梅林1D真空的比冲为348秒。 2.2星舰箭体结构与热防护升级 星舰的箭体材料为SpaceX定制的30X不锈钢，采用不锈钢的优势包括，1）价格低廉，30X不锈钢成本约为3美元/kg；工艺简单成熟，损伤后可快速恢复；2）不锈钢有更高的耐热温度，适合再入大气层时的气动加热环境（星舰再入速度达7-8马赫，表面温度超1000℃），可大幅降低热防护质量；3）不锈钢在室温条件下强度不及碳纤维，但在太空超低温条件下仍具备12%-18%的延展性，强度可提高50%，优于碳纤维。不锈钢面临的最大问题在于其密度（7.9kg/cm）约为碳纤维（1.6g/cm）的5倍，同体积下重量显著增加，导致火箭有效运载能力明显降低，该问题可通过动力系统提供的强大推力克服。星舰的隔热盾由不锈钢和陶瓷瓦共同构成，整体设计强调完全可重复使用、低维护成本、并支持快速生产和安装。由于再入大气层面临的 严重气动加热问题，星舰飞船级在气动加热严重的迎风面加装了整体增韧抗氧化复合结构陶瓷基防热瓦，便于快速更换，其背风侧因不锈钢可承受普通气动加热而无需防热层。全箭共装有18000片隔热瓦，总重约10.5吨。隔热瓦不是一次性的，但是是消耗性的，在整个星舰系统中，隔热瓦可能是唯一需要更换的部件。 2.3星舰复用技术突破 超重星舰系统为完全可重复使用运载器，其火箭级与飞船级均可回收，通过塔架回收方式显著缩短周转流程和提高发射频率。超重助推级采用垂直起降技术进行回收，并利用发射架上的称为“筷子”的机构捕获。即超重在垂直返回接近地面时，由