SpaceX最近向FCC提交一份申請，旨在為未來星艦系列任務獲取通信授權，包括商業(yè)發(fā)射、星鏈部署、阿爾忒彌斯相關任務。這份文件首次披露了星艦諸多技術細節(jié)，有些信息前所未聞。

●源文件

美東時間12月18日，SpaceX向美國聯邦通信委員會（FCC）提交一份通信許可申請書▲（包括無線頻譜分配、軌道操作許可等），用于未來的一系列星艦（Starship）任務，以確保這些任務符合通信法規(guī)和國際協調要求。

美東時間12月27日，FCC文件管理系統顯示已收到該申請，并進入待處理狀態(tài)。在航天領域，FCC負責為太空任務分配和授權通信頻譜，確保地面站、航天器和其他設備間的無線通信不發(fā)生干擾。

SpaceX提交這份申請，希望獲得單獨的FCC通信許可，用于未來星艦系列任務，包括商業(yè)發(fā)射、星鏈（Starlink）部署、阿爾忒彌斯（Artemis）相關任務。三體引力波將重點內容和新鮮信息梳理、解讀如下▼

●軌道規(guī)劃

▲文件顯示SpaceX為星艦任務規(guī)劃三類軌道：低地球軌道、橢圓地球軌道、月球相關軌道——

○低地球軌道（LEO）：從181公里到381公里高度的圓形軌道，包含所有傾角。這是部署星鏈軌道、載人登月器低軌加油軌道。

也就是說，這類軌道高度范圍在181公里到381公里之間，星艦進入難度低，能夠實現較低的燃料消耗進入軌道，同時具備較高的運行效率。還有覆蓋范圍廣的優(yōu)勢，可以支持衛(wèi)星部署、軌道補給、科學研究以及航天器調試等任務。再有，作為深空任務（如載人登月）的前期集結和軌道加油的初始位置，這種軌道設計可以大幅降低單次發(fā)射的運載需求，通過多次補給實現星艦的深空任務。

星艦LEO軌道設計包含所有傾角，即覆蓋從赤道軌道（0°傾角）到極地軌道（90°傾角），能夠滿足不同任務需求。低傾角軌道適合覆蓋赤道地區(qū)（如部署星鏈衛(wèi)星）；高傾角軌道、極地軌道適合全球覆蓋和科學探測任務。

○橢圓地球軌道（Elliptical Earth Orbit）：近地點181～381公里，遠地點10,534～150,534公里，傾角28～33度。通過這種軌道，星艦可以利用近地點的燃料效率和遠地點的高速度優(yōu)勢，完成從地球引力深井脫離的任務。

換句話說，星艦橢圓軌道的近地點是在181～381公里，這是軌道中最靠近地球的點，與低地球軌道（LEO）重疊。從近地點出發(fā)，星艦可以進行軌道調整，燃料消耗較低。星艦橢圓軌道的遠地點介于10,534～150,534公里區(qū)間，這是該軌道距離地球的遠點，遠高于中地球軌道（MEO，2,000～35,786公里）。這樣的高遠地點為星艦提供了更大的速度和動能，以便執(zhí)行更高軌道（GTO、MEO）任務、深空任務（月球任務、火星任務）。GTO（地球同步轉移軌道）屬于近地點低、遠地點高的橢圓軌道，是將通信衛(wèi)星或導航衛(wèi)星送入最終工作軌道（如GEO或MEO）的中間步驟。MEO（中地球軌道）用于導航衛(wèi)星（如GPS）等需要進入中圓軌道的任務。

橢圓地球軌道（EEO）也是星艦登月器在載人登月任務中進行第二次燃料加注的最終加注軌道（FTO）。第一次燃料加注在LEO進行（181～381公里的圓形軌道）。第二次燃料加注在橢圓軌道完成，即近地點低、遠地點高的軌道，以便載人登月器提升至更高的月球轉移軌道（TLI）。設計最終加注軌道（FTO），不僅減少了任務的整體燃料消耗（Δv）需求，而且提升了推進劑利用效率，通過FTO提供星艦登月器充足的燃料以支持月球著陸和返回。

橢圓地球軌道（EEO）的設計充分體現了燃料效率和深空任務的需求平衡。作為SpaceX星艦的最終加注軌道（FTO），這一軌道不僅優(yōu)化了登月任務的推進劑利用效率，還為復雜的月球任務提供了一條低成本、高效率的技術路徑。

○月球相關軌道：包括月球轉移軌道（TLI）、月球軌道（NRHO和LLO）、月球表面操作，這些用于阿爾忒彌斯任務。

近直線暈軌道（NRHO）是一種高度橢圓的月球軌道，航天器沿近直線軌道圍繞月球運行，這種軌道設計旨在利用地球和月球的引力，實現穩(wěn)定的軌道保持，同時能耗較低。因此阿爾忒彌斯任務選擇NRHO作為深空門/月球空間站的運行軌道。NRHO近月點高度約3,000公里（遠離月球表面）；遠月點高度約70,000公里（接近月球和地球的引力平衡點）；軌道周期約6.5天；傾角接近 90°，適合覆蓋極地地帶。

近月軌道（LLO）類似于地球的近地軌道（LEO），更貼近月球表面，適合登陸和月球科學探測任務，用于支持月球著陸任務、探測任務和樣本返回任務。阿爾忒彌斯任務中的星艦登月器采用LLO作為登月軌道，從LLO進入月球表面所需的燃料少，效率高。

●星艦通信頻段

○UHF和5.8 GHz頻段：通信范圍2公里，用于星艦登月器（HLS）與艙外宇航服在月球表面的通信。UHF（超高頻）指的是頻率范圍在 300 MHz 至3 GHz的無線電波段，波長較短，因此天線可以設計得更小，便攜性強，適合應用在登月器和宇航服等小型設備中。且在開放環(huán)境（月球表面）下，UHF信號傳播相對穩(wěn)定。5.8 GHz頻段本質上是WiFi技術的一部分，具備高帶寬和短距離高速傳輸的優(yōu)勢，適合局部高數據需求，如宇航員實時視頻。理論上，WiFi信號功率沒有上限，但設備備功率受FCC和人體健康限制，尤其是在月球這種缺乏大氣保護的環(huán)境下。FCC對地面通信設備的發(fā)射功率有嚴格限制，尤其是WiFi信號，為了保護人體免受高功率微波輻射的影響。

○S頻段：（2–4 GHz）用于大部分通信，包括星艦與地球、星艦與燃料庫/其他星艦、星艦與獵戶座/網關的通信。在FTO軌道，星艦登月器和燃料倉星艦通過S頻段與NASA的TDRSS衛(wèi)星通信，確保地面控制中心實時掌握軌道操作和加注狀態(tài)。S頻段作為星艦的主要通信頻段，高可靠性和通用性使其成為深空任務中不可替代的一環(huán)。

○Ku頻段：（12–18 GHz）用于星艦和星鏈星座之間的通信，但只能在300公里以下高度使用。Ku頻段適合高帶寬數據傳輸，支持任務數據（如高清視頻）通過星鏈網絡快速回傳至地球。星艦利用星鏈作為臨時寬帶網絡節(jié)點，尤其是在近地軌道時可實現高效的數據回傳。

○Ka頻段：（26–40 GHz）適用于高帶寬、高數據率的通信場景，在月球任務中，星艦登月器通過Ka頻段直接與地球通信，無需依賴中繼系統，由此實現高帶寬傳輸，支持任務日志、高清視頻和其他大量數據的回傳。

概括起來，S頻段是星艦的主力通信頻段，支持大多數關鍵任務，包括與地球、載人星艦、燃料倉星艦和NASA系統的通信，可靠性高，覆蓋范圍廣。Ku頻段用于星艦與星鏈網絡的寬帶通信，適合低軌任務，但受限于300公里以下高度。Ka頻段支持登月器與地球的高帶寬直接通信，適合深空任務中大量數據的高效回傳。這三種頻段相輔相成，共同保障星艦任務的通信需求，從低軌操作到深空探測，由此構成完整的通信網絡體系。

●星艦登月器配置細節(jié)

載人登月版星艦又稱星艦登月器（HLS），申請文件顯示出配置的通信技術細節(jié)，比如天線配置、月球著陸雷達。

○天線配置：HLS配備4個雙頻天線，支持S頻段與Ka頻段通信。每個天線位于一個象限（即分布在四個方向），為任務提供全向通信覆蓋。采用雙頻設計，S頻段用于可靠的中低帶寬通信，例如遙測、控制和狀態(tài)數據傳輸。Ka頻段用于支持高帶寬通信，適合任務數據回傳和高清視頻傳輸。萬向拋物面天線具備指向調節(jié)能力，能夠動態(tài)調整天線方向以保持與目標（如地球或中繼衛(wèi)星）的穩(wěn)定通信，高靈活性還能提高任務通信的可靠性和覆蓋范圍。

星艦登月器的天線配置確保在多種任務場景中的通信穩(wěn)定性，包括與地球、中繼衛(wèi)星、近月目標的通信。通過4個雙頻天線實現全方位的高效通信，以應對深空任務中復雜的通信需求。動態(tài)調整能力可保障通信的穩(wěn)定性。雙頻特性可同時優(yōu)化低帶寬關鍵數據、高帶寬任務數據的傳輸。

○月球著陸雷達：星艦登月器配備了兩部著陸雷達，工作頻段為35.5–36 GHz（毫米波雷達）。該頻段適合高分辨率地形探測與精確距離測量。距離月球表面4公里啟動，雷達運行約5分鐘，直到完成著陸。著陸過程中，實時探測月球表面的地形特征。提供高精度的高度和速度測量，輔助著陸器的自動著陸系統實現平穩(wěn)、安全著陸。2021年10月，該雷達系統通過WT9XBJ呼號申請臨時許可，在飛機上進行了測試驗證，測試目的是模擬雷達在移動環(huán)境下的性能表現，確保在真實月球環(huán)境中能夠使用。

星艦登月器的毫米波雷達為精確著陸提供了必要支持，通過高分辨率地形探測與實時高度測量，確保任務安全與成功。

綜合這些天線與雷達系統的設計，星艦登月器具備了強大的通信和導航能力，為月球任務的成功提供重要技術保障。這些系統共同構成了星艦登月器在深空環(huán)境中的「感知與連接」核心。

●第三代星艦架構

這里所指的第三代星艦即成熟版星艦系統。目前已完成第一代星艦測試（2023～2024），即將進入第二代星艦測試（2025～2026），預計2027～2028年進入第三代星艦階段。?????????????

○月球任務架構：載人星艦（Crew Starship）和燃料倉星艦（Tanker Starship）在LEO加注后，共同前往低月球軌道（LLO）。載人星艦完成登月任務后返回LLO，與燃料倉星艦對接并進行燃料加注，然后返回地球。

○軌道加注次數：SpaceX早期估算（按照馬斯克說法），僅需4次加注即可完成月球任務。NASA最新估算可能至少需要15次。還有估算需要20次發(fā)射才能滿足燃料需求。之所以加注次數差別如此大，爭議點主要在于：載人登月器干質量、燃料揮發(fā)損失、有效載荷運力。目前多數分析師認同的數值：載人登月器干質量150噸；燃料揮發(fā)損失30噸；有效載荷運力175噸；每次月球任務需發(fā)射12次星艦至LEO。

○載人登月任務成本：2028年每次月球任務12次發(fā)射費用預計為24億美元（按照馬斯克定價目標，每次發(fā)射星艦至LEO費用為2000萬美元），且星艦系統完全可重復使用，整個任務架構更具成本效益，也更符合長期的商業(yè)化登月目標。

相比之下，NASA阿爾忒彌斯任務現行方案費用昂貴，使用SLS火箭和Orion飛船系統，每次任務成本至少41億美元。而且無法直接將宇航員送至月表，需要借助載人登月器才能實現載人登月。

○當前主要技術瓶頸：①軌道加注：微重力環(huán)境下推進劑的精確轉移技術尚未完全驗證；②熱防護系統：特別是在高溫再入時的耐久性問題；③地外任務能力：星艦登月器在月球表面的精確降落與可持續(xù)資源利用（ISRU）。

當SpaceX突破這些技術瓶頸，意味著成熟版星艦即第三代星艦有能力、有資格擔綱載人登月任務，甚至全面取代阿爾忒彌斯現行方案。