原创 田丰 中国航天报

北京时间3月14日21时25分，美国SpaceX公司第三次开展“星舰”试验性发射。本次任务中，代号B10的“星舰”第一级飞行正常，随后正常点火反推返回，但在降落到墨西哥湾海面前的着陆点火阶段姿态失稳，点火异常并高速坠海。“星舰”一二级成功热分离后，代号S28的第二级正常点火，很快进入一条近地点仅50公里的特殊轨道，在滑行阶段开展了3项重要的在轨试验，但其中最后一项发动机离轨点火试验因故未能进行。起飞约49分钟后，“星舰”第二级再入大气层，高达50米的巨大航天器重返地球“怀抱”。但在再入过程中星舰二级姿态失稳，最终解体。

“星舰”腾空而起

“星舰”第二次和第三次试飞相隔近4个月，在此期间，秉承“快速迭代”理念的SpaceX公司对“星舰”进行了哪些升级改进？此次试飞中，“星舰”取得了哪些进展？想要实现最终的宏伟目标，“星舰”还需要攻克哪些难关呢？

加注更快

全新试验

执行本次任务的“星舰”直径达9米，高121米，主体采用不锈钢材料。第一级又被称作“超重型助推器”，高71米，可加注推进剂约3400吨，起飞总推力超过7500吨。第二级可加注推进剂约1200吨，推力1500吨左右。SpaceX公司宣称，“星舰”在两级完全回收模式下的近地轨道运力不低于150吨，一次性发射模式下的近地轨道运力可达250吨，未来这两个指标有潜力分别提升到200吨和300吨。

“星舰”进行地面测试

此外，“星舰”加注系统实施改进，耗时从以往的1.5小时缩短约50分钟。缩短加注时间既有助于控制推进剂升温，减少推进剂蒸发浪费，更有利于充分利用过冷状态的密度效应，为“星舰”尽量装载更多推进剂。

“星舰”一二级顺利热分离后，其第一级类似猎鹰9火箭第一级，相继完成了调头、点火、反推等返回流程，出于安全考虑，计划降落到距发射场不远的海面上，但在最终着陆前的点火阶段，第一级开始异常旋转，栅格舵全力纠偏，仍未能稳定姿态，最终也未能正常点燃全部发动机，减速效果不佳，最终高速坠海。

第二级则在绕地球飞行约半圈后以类似航天飞机的姿态再入大气层。按计划，隔热瓦应经受住再入高温考验，确保第二级进入大气内滑翔，最终坠入印度洋。但实际发射时，第二级再入前开始旋转，姿控系统未能维持稳定，无法保持再入所需姿态，随后彻底失去遥测信号。

值得注意的是，除单纯的发射测试外，“星舰”第三次试飞融入了更多测试项目，对未来部署巨型星座和美国载人登月都显得至关重要。

首先，“星舰”第二级此次试飞中尝试开闭星链卫星释放舱门。而在前两次试飞中，该舱门被闭锁焊死，无法打开。不过，由于本次“星舰”仍未真正进入绕地轨道，没有实际演示释放卫星。在试飞中，舱门开启发生卡涩，反复尝试后方才开启。

“星舰”开启星链卫星释放舱门效果图

然后，“星舰”第二级开展了低温推进剂转移测试，验证未来多枚“星舰”为“星舰加油站”和“星舰加油站”为载人登月舱大规模补给低温推进剂。考虑本次仅发射了1枚“星舰”，SpaceX公司决定“小试牛刀”，只是在“星舰”主贮箱和头部贮箱之间尝试小规模转移推进剂。在美国宇航局力推的“重返月球”任务中，“星舰加油站”和基于“星舰”第二级研制的载人登月舱都必须频繁实施在轨加注作业，因此这项试验是后续研发的重点之一，如果无法突破，“星舰”就只能“望月兴叹”。

最后，“星舰”计划试验猛禽发动机在太空中二次点火，又称离轨点火。需要说明的是，这次“星舰”在严格意义上仍属于亚轨道试飞，无法满足“绕地一圈”这个入轨的基本条件。预计经过离轨点火后，“星舰”再入轨道会更加“陡峭”，导致起飞约45分钟后就再入大气层。这是为了确保“星舰”第二级即使二次点火失败，仍会再入大气层并坠入无人海区，不会对公众产生风险。不过，实际飞行时，因“星舰”第二级滑行段姿态一直不稳，该项点火试验未能实施。

追赶进度

瞄准登月

2021年，美国宇航局选定在“星舰”第二级的基础上研制载人登月舱，计划在“阿尔忒弥斯-3”任务中实现“重返月球”。

虽然迄今“星舰”仍未能真正入轨，但基于“星舰”第二级的载人登月舱正在快速推进研发。2024年2月，美国宇航局透露，研发团队正在测试载人登月舱的全尺寸对接口。预计后续实施载人登月任务时，载人登月舱将与猎户座载人飞船或绕月空间站对接，以便转运航天员。

“星舰”第二级改造的载人登月舱效果图

由于采用了成熟的对接系统，加之SpaceX公司拥有多年运营载人龙飞船的经验，载人登月舱相关测试进度颇为顺利：在200多个对接场景中，通过采用不同的接近角度和速度，全尺寸硬件测试验证了计算机模型设计合格，已具备执行后续在轨对接任务的能力。

在“阿波罗计划”中，简易梯子就能帮助航天员安全“下船”登月，但基于“星舰”第二级研制的载人登月舱高达50米，航天员居住舱距离月面不低于33米，相当于日常10层楼高度。这不仅令外界担心载人登月舱的落月稳定性，也使配备电梯势在必行。不久之前，SpaceX公司和美国宇航局联合测试载人登月舱的“概念版电梯”，计划用于“阿尔忒弥斯-3/4”任务。外界发现，电梯吊舱空间宽敞，不仅可以承载两名航天员，还能额外搭载货物。

此外，美国宇航局宣称，载人登月舱已通过了发电、通信、制导和导航、推进、生命支持和空间环境保护所需的各项硬件测试，完成了30多个项目里程碑节点。

“星舰”第二级改造的载人登月舱对接绕月空间站效果图

还有消息称，SpaceX公司正在测试载人登月舱的小型着陆发动机。该发动机同样采用液氧甲烷推进剂，预计推力两倍于载人龙飞船逃逸所用的超级天龙座发动机，主要用于载人登月舱着陆月面过程中的姿态调整和减速。外界预计，这种发动机将在载人登月舱上环形排布安装24台，互为冗余，总计产生379吨推力。

为了支持载人登月舱前往月球，SpaceX公司一方面要针对月球环境，对“星舰”第二级进行大刀阔斧式修改和优化，另一方面必须研制专门用于贮存和转运低温推进剂的“星舰加油站”。对于“星舰”来说，3次试飞累计取得进步不小，但距离登月目标仍是“前路漫漫”，仍需努力。

根据美国宇航局的最新时间表，“阿尔忒弥斯-3”载人登月任务的发射日期已被推迟至2026年9月，但外界普遍认为其过于乐观。毕竟在此之前载人登月舱必须进行无人落月测试，再加上登月航天服、猎户座载人飞船、SLS重型火箭等不排除遭遇延误，美国“重返月球”推迟到2027年也不会令人意外。

挑战复用

全新基础

认真分析载人登月舱、“星舰加油站”等构型所需，外界不难发现，最关键的前提是必须实现“星舰”廉价、快速、可靠地回收复用。事实上，这是“星舰”项目的核心挑战，也是SpaceX公司快速迭代的终极目标，更是“星舰”研发中最艰难、最耗时的一步。如果SpaceX公司不想背负“阻碍登月的罪魁祸首”之类骂名，这些挑战就必须在今明两年内逐步克服。

“星舰”第二级再入大气层

其实，助力美国及其盟友的航天员登月，主要是SpaceX公司和“星舰”证明实力、彰显地位的大工程。对于SpaceX公司而言，“星舰”的另一项任务至少是同等重要的：尽快实现携带载荷入轨，加快星链星座大规模组网进度。

2023年，星链星座初步实现盈利，背后则是服务需求猛增，卫星更新换代压力更大。偏偏性能强大的完全版第二代星链卫星受限于“星舰”研发进度，迟迟不能发射。可以说，“星舰”已成为阻碍“星链”扩张的“紧箍咒”。

未来第二座“星舰”发射台建成后效果图

此前，SpaceX 公司每年获准最多执行 5 次“星舰”发射任务。而今年2月美国联邦航空管理局透露，SpaceX公司希望今年“至少”9次发射“星舰”。在高密度发射的繁重压力下，SpaceX公司修建第二座“星舰”发射台可谓势在必行。目前，新发射台已初步确定建在现有发射台附近，共用相关设施并缩短建设周期，相关钢结构和建材已陆续到场。“星舰”基地也一直在大规模开展基建，临时厂棚普遍被永久性厂房替代，周边临时测试区也在升级，改建试车台、导流槽等设施。

经过3次试飞和密集改进，“星舰”虽然仍未实现入轨目标，但每次发射展现的进步都是可圈可点的。接下来，随着“星舰”迈向密集入轨试射阶段，大量技术难关有待攻克，收回巨额研发投入的压力也不容忽视。预计后续“星舰”发射频率将逐步加快，今年也许就会更频繁地冲向云霄，挑战更多试验项目，外界不妨拭目以待。

文/田丰

原标题：《解读“星舰”第三飞》

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