<div id="readability-page-1">此時此刻，SpaceX星艦的第 5 次試飛已箭在弦上，即將點火升空。此飛的最大看點便是——埃隆·馬斯克能否實現 8 年前他曾經誇下的海口。8 年前的 2016 年 9 月，在國際宇航大會的壓軸演講上，馬斯克在全世界航天同行的目光聚焦之下，首次向人類展示了 SpaceX 規劃的火星殖民火箭——行星際運輸系統（簡稱 ITS）。這是一款推力高達上萬噸的巨型火箭，可往返於地球和火星之間。在那個重型獵鷹火箭都沒首飛的年代，在座的同行對這款萬噸火箭幾乎無人當真，問答環節台下甚至發出了零星鬨笑。當時這款萬噸火箭的演示動畫中，還有一個更瘋狂的構想，就是為了快速、可靠地重複使用這款火箭，SpaceX 讓火箭一級在發射結束後，不是着陸在回收場或回收船上，而是直接飛回起飛時的發射台，像會飛的鉛筆一樣插回起飛時的位置。這樣僅需簡單檢修和推進劑加註後，即可再次發射。在起飛重量不足千噸的獵鷹 9 號火箭回收都尚未完全成熟的當時，大家對這種設想更是一笑而過。2016 年發佈會上行星際運輸系統的動畫演示 |SpaceX時光飛逝，8 年後的今天，“行星際運輸系統” 已正式改名為 “星艦”。而在星艦即將進行的第 5 次試驗性發射中，SpaceX 試圖嘗試 8 年前動畫中那個火箭插回發射台的瘋狂構想。此時此刻，如果打開果殼視頻號的直播，那麼在星艦點火升空大約 7 分鐘時，説不定你剛好能夠見證這歷史性的一刻。星艦作為一款直徑 9 米，高達 121 米的重型火箭，其箭體材料主要採用不鏽鋼。火箭第一級被稱作 “超重型助推器”，高達 71 米，可加註推進劑 3400 噸，起飛總推力達到了驚人的 7590 噸，是 “阿波羅計劃” 使用的土星 5 號重型火箭的 2 倍多。星艦第二級實際上是特殊的飛船，高約 50 米，可加註推進劑 1200 噸，推力 1500 噸左右，可實現近地軌道不低於 100 噸的重複使用運力。同時迎風面覆蓋有隔熱瓦，按設計具備回收複用能力。如果一切順利的話，星艦的第 5 次試飛會是這樣的：星艦起飛後，代號 B12 的火箭一級飛行正常，33 台猛禽發動機均成功點燃並正常工作至分離。隨後 “熱分離” 系統成功分離火箭一二級，之後火箭一級調頭點火，飛回發射台。起飛後約 7 分鐘，B12 飛抵發射塔，首次嘗試利用發射台上可開合和旋轉的回收機構實施吊掛捕獲。如果成功，那便是首次實現了馬斯克 8 年前在 PPT 中提出的 “哪兒來回哪兒去” 的構想。相較於目前已經成熟的獵鷹 9 陸地着陸場和海上回收船模式，這種方式將極大地縮短火箭回收後轉運的耗時。發射台回收機構吊掛捕獲星艦一級的模擬動畫 |SpaceX與此同時，代號 S30 的星艦二級正常點火併飛出大氣層，在大氣層外關機滑行。起飛後第 48 分鐘，星艦二級將再入大氣層，高 50 米、重逾百噸的巨大航天器重返地球懷抱，與稀薄的高層大氣發生劇烈摩擦，猶如流星一般在夜空中劃出一道光芒。改進的後熱防護結構將迎接上千度的高温的挑戰，之後二級前後四個翼面將會組合動作，將箭體姿態轉為豎直狀態，並啓動發動機反推減速，最終緩緩落入海中。如果星艦一級能夠成功捕獲回收，如果星艦二級防熱系統的改進使二級能夠更完整地扛過再入大氣層環節，那麼星艦第 5 次試飛才算是圓滿完成所有既定發射計劃，距離星艦兩級均可回收和重複使用目標也將堅實推進一大步。為啥非要 “筷子” 夾火箭眾所周知，SpaceX 的獵鷹 9 號是部分可回收運載火箭，截至目前已成功回收火箭一級 350 多次。在運力富裕的前提下，獵鷹 9 號會和星艦一樣，分離後的一級調頭往回飛，但卻是利用可展開的着陸腿降落在發射台不遠的着陸場。不過受限於最大化火箭運力的目的，實際上 90% 以上的發射中，火箭一級關機後會在慣性作用下順向向前飛，並最終降落在茫茫大洋中的回收船上。這種情況下，一級火箭着陸後，首先需要工作人員上船固定火箭，然後需要短輒幾天，長輒十幾天的時間運回港口。回收船靠岸後，還需要吊機起吊轉運放平，收攏或拆卸回收腿，才能回到廠房開始翻修過程。這樣的回收轉運過程不僅大幅拉長了獵鷹 9 號的翻修週期，箭上配備的着陸腿也是發射階段不需要的死重。為了實現更快速的火箭回收和複用，SpaceX 在星艦項目發佈伊始便提出了火箭一級發射後直接飛回發射台的設想。這樣不僅直接消滅了火箭的回收轉運時間，更可省去火箭的着陸支腿，使火箭變得更輕、更簡潔。同時，回收所使用的 “大筷子” 也是火箭發射前總裝用的塔吊機，相當於一 “筷” 兩職，無需額外設計和安裝專用的回收機構。一直以來，馬斯克對星艦的最終理想是——實現火箭像民航飛機一樣重複使用，着陸後僅需要簡單檢查，即可重新加註推進劑並再次發射，甚至是一天內執行兩次甚至更多次發射。從大部分航天國家每年個位數的發射需求來看，這個目標可以説無異於天方夜譚。但從目前 SpaceX 年均超過百次的發射紀錄來看，這個目標似乎又很現實。當然，發射台回收的方案也不無缺點。和獵鷹 9 返場回收一樣，其首要缺點是不可避免會降低火箭運力。但好在星艦自身運力強大，留有足夠的揮霍空間。同時馬斯克本人認為如果能實現快速可靠的重複使用，回收產生的運力損失是可以彌補的。第二個重要缺點是對火箭着陸的精度要求非常高，甚至可以説高到變態。因為星艦的捕獲回收掛點並非是 4 個巨大的柵格舵，而是火箭貯箱側壁上兩個根本不起眼的倒 L 形掛點，不仔細看甚至都難以發現。發射台回收不僅要精確飛回發射台，而要用這個軌道長達 20 米、被稱為的 “大筷子”（Mechazilla，由機械和哥斯拉兩詞合成）的機構準確閉合，既不能閉合過度夾壞脆弱的貯箱，又要能掛住火箭上小小的回收掛點。其難度説是千里穿針也不為過。一級火箭要被長達 20 米的 “大筷子” 夾持，且掛點要精準地掛在 “大筷子” 上，難度不小 |Ryan Hansen Space第三個缺點與第二個有關。如果獵鷹 9 號回收失敗，充其量是砸壞回收船甲板，或者是弄得陸地回收場一地殘骸，對後續發射並無影響。但星艦的發射台捕獲回收模式如果失敗，輕則砸壞發射台，重則偏航砸到其他發射輔助設施，會直接造成經濟損失，並影響後續發射的進度。網友們已經重新開始了火箭落點大競猜，發射台周邊設施密佈，稍有偏差後果不堪設想為了防止回收失敗＋炸平發射台這種 “兩敗俱傷” 的結局出現，在星艦第 5 次發射的一級返回過程中，系統會不斷檢查發射台和火箭狀態。只有當所有狀態良好，且發射人員手動下達指令時，一級火箭才會飛回發射台嘗試捕獲回收。如果火箭有異常，比如柵格舵卡澀，發動機泄露，甚至是着陸安全區闖入人員時，火箭都會像第 4 次發射一樣着陸在海上。星艦、猛禽，升級不間斷儘管即將進行的是星艦的第 5 次發射，但後續第 6 次星艦發射所使用的 S31 和 B13 組合早已製造完畢，正在隔壁的 “梅西” 測試場開展一系列測試。馬斯克為 “馬” 不停蹄地推進星艦的後續試射，甚至不惜在媒體上公開譴責其監管機構 FAA（美國聯邦航空局）故意用審查拖延進度，甚至揚言 FAA 局長應該引咎辭職。因為第 5 次發射的星艦，其實早在 9 月初就已做好發射準備，硬生生被 FAA 卡到 10 月中旬，若非 NASA 介入協調，FAA 曾表示要審查到 11 月才能放行。監管雖然不斷拖後腿，但星艦後續改進路線已經清晰可見。目前已發射的均為 V1 版星艦，SpaceX 已明確後續 V2、V3 版星艦的路線。目前編號 S33 的首枚 V2 版星艦二級實物也已出現，預計將在第 7 次星艦試飛中使用。從實物來看，V2 版二級前翼面進行了明顯調整，更小、更靠前，且位置向背風面移動，從而使前翼面在再入大氣層過程中可以更好地躲在箭體的背風面，降低熱流峯值，防止出現第 4 次發射中熱量匯聚並燒穿翼面的情況，隔熱瓦的分佈也隨之微調。SpaceX 宣稱，V2 版星艦運載能力為複用狀態不低於 100 噸。而 V2 版一級主要變化是級間段，熱分離結構徹底集成化設計，而非 V1 的可拆式結構。後續，星艦一級將在目前 33 台發動機的基礎上繼續增設發動機到 35 台。遠期的 V3 版星艦改進直觀且誇張，火箭直徑不變，一級有所拉長，二級大幅拉長，因此發射台必須做出適應性抬升。最關鍵的是，隨着發動機推力持續增加，火箭一級起飛推力將飆升到萬噸以上。<img src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://img.huxiucdn.com/article/content/202410/13/193824742341.jpg/query-aW1hZ2VWaWV3Mi8yL3cvMTAwMC9mb3JtYXQvanBnL2ludGVybGFjZS8xL3EvODU?x-oss-process=image/auto-orient,1/interlace,1/resize,w_1440,h_1440/quality,q_95/format,jpg" original-src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://img.huxiucdn.com/article/content/202410/13/193824742341.jpg/query-aW1hZ2VWaWV3Mi8yL3cvMTAwMC9mb3JtYXQvanBnL2ludGVybGFjZS8xL3EvODU"/>三代星艦並排展示，長度逐代拉長 |SpaceX為了驅動龐大的箭體，星艦一級目前使用 33 台海平面推力 230 噸的 “猛禽” 液氧甲烷發動機，二級 6 台猛禽，其中 3 台為真空推力 285 噸的真空版 “猛禽”。二代猛禽目前已經較為穩定，但為配合星艦自身迭代，猛禽發動機也在持續升級。第三代猛禽發動機將從 V3 版本星艦開始投用，三代猛禽的結構高度簡化，使發動機更輕，推力卻更大。但缺點也必然存在，那就是製造困難。但目前 SpaceX 宣稱，得益於 3D 打印技術的進步，這些製造難題已基本得到解決。三代猛禽依然有升級空間，馬斯克宣稱推力可以從 280 噸繼續爬升到 300 噸，推重比超過 200，屆時星艦起飛推力將正式升至萬噸以上。遙想 2016 年公佈的 ITS 起飛推力就達萬噸以上，之後改為星艦時推力縮了下去，經過兜兜轉轉不斷改進，星艦又將實現當年的 ITS 放出的 “萬噸火箭殖民火星” 夢想。再入防熱仍是挑戰，載人奔火兩面開花目前，星艦二級採用約 18000 塊六角形隔熱瓦，二級箭體表面温度最高約為 1400 攝氏度，這與航天飛機時代近似。相對航天飛機採用的多種異形隔熱瓦，星艦除翼面轉角和頭錐等部分外，採用了尺寸統一的六角形隔熱瓦，每片隔熱瓦下有三個固定點，中間夾膠，底層掛網。統一尺寸的隔熱瓦減少了生產和維護壓力。在第 4 次發射中，隔熱瓦雖然整體耐受住了大氣層的考驗，但脱落、破碎仍難以避免，尤其是翼面轉軸處的設計明顯需要改進。因此，第 5 次發射前，SpaceX 對 S30 的熱防護系統進行了全面返工。官方稱，發射團隊花費了 12000 多個小時，用新一代隔熱瓦、備用燒蝕層替換了整個二級的熱防護系統，並對翼面轉軸處的防熱和密封進行了額外補強，還在某些特殊位置佈置了試驗性的新型隔熱瓦進行測試。這些改進措施是否有效，只能由星艦第 5 次升空約48 分鐘後二級再入地球大氣層的實際情況來檢驗了——這也將是此次試飛的第二大看點。但是否能實現免維護再次發射，還要等後續發射實現二級回收才能全面評估。除此之外，SpaceX 還在堅定推進星艦載人進度。SpaceX 自行立項了代號 “北極星” 的系列載人任務，從載人龍飛船入手，逐漸突破各項深空載人技術，最終實現 SpaceX 具備獨立的深空載人能力。在今年 9 月的首次任務，即 “北極星‧黎明任務” 中，宇航員穿着 SpaceX 自研的新式艙外宇航服，成功執行了 SpaceX 有史以來第一次艙外活動。而北極星項目的第三次任務，也就是最後一次任務，將要實現星艦的首次載人發射。SpaceX 也始終不忘其殖民火星的宏圖願景。馬斯克今年 9 月宣稱，要在 2 年後，也就是2026 年發射無人星艦以登陸火星。他曾在 2016 年首次星艦發佈會上宣稱，2024 年要實現首艘星艦載人着陸火星——很顯然，他食言了。但 2026 年的任務是相對務實的，按照星艦目前的進度，在兩年時間準備一次無人火星任務是可行的。而且由於大概率是近乎空船着陸，在軌加註次數可能僅需 5 次左右，甚至更少。但此次任務的技術挑戰非常艱鉅，需要突破或驗證在軌加註、深空長期在軌、火星大氣 EDL 等技術。從目前所有公開資料來看，這次任務是 SpaceX 自費任務，NASA 沒有任何可見的計劃性資助，而 SpaceX 只是不想浪費 2026 年的地火轉移窗口。但是如果 SpaceX 在 2026 年真的準備實施這次任務，NASA 想必會攢出一些載荷 “白嫖” 這趟旅程，畢竟這是人類第一次成噸級別的火表載荷投送機會。但靠考慮到風險很大，載荷應該也不會很高級。同時在火星再入、降落和着陸方面，SpaceX 勢必會向 NASA 的噴氣推進實驗室（JPL）求助，畢竟 JPL 在這方面經驗極其豐富。這次火星任務其實並非臨時起意，而是 SpaceX“蓄謀已久”。早在星艦官宣之前，重型獵鷹剛完成首飛的時代，SpaceX 就曾規劃過一個 “紅龍” 任務，自費將改造的龍飛船發射至火星表面，然後利用龍飛船的反推着陸功能降落火星表面。當時 SpaceX 將該方案提交給 JPL，擬作為 MSR（火星採樣返回）方案的一部分。最後因為星艦的迅速上馬，加上龍飛船反推着陸的取消，該項目只得取消。現如今隨着星艦的成熟，這一計劃果然重裝上陣。為實現火星任務，星艦也必須突破大規模推進劑在軌轉移技術，勢必需要第二座軌道發射台進行週轉和交替發射。SpaceX 的第二座發射塔已經基本搭建完畢了，但有趣的是，配套的發射台又做出了新的改進。第二座發射台上，“水冷鋼板” 可能會被傳統的 “導流槽” 重新替代，發射台上的固定點火機構可能又將重新集成進火箭當中。難能可貴之處在於，星艦載人飛行和無人火星着陸這兩項高難度、高投入、高風險的航天任務，竟然是 SpaceX 脱離 NASA 資助和合同需求之外，基於自身企業願景自行組織和完成的。如果這兩項任務最終都能成行，可以説 SpaceX 不僅是一家以完成合同，攫取利潤為目標的航天承包商，更是一家有着詩和遠方小理想的企業。星艦能否最終實現馬斯克 “殖民火星” 的終極理想，值得我們拭目以待。而在那之前，此時此刻，讓我們一起來圍觀星艦第 5 次試飛的直播，瞧瞧它的一級火箭今天會不會飛回發射塔，能不能被 “大筷子” 夾住回收吧！</div>

特斯拉

SpaceX 的星艦即將進行第 5 次試飛，目標是實現埃隆·馬斯克 8 年前提出的火箭直接返回發射台的設想。2016 年，馬斯克首次展示了火星殖民火箭的概念，儘管當時受到質疑。如今，星艦已成為重型火箭，具備強大的推力和回收能力，試飛將是歷史性的一刻。

- SpaceX 星艦第 5 次試飛即將進行，目標是實現火箭回收。  
- 馬斯克 8 年前提出的 “火箭插回發射台” 構想將首次嘗試。  
- 成功將大幅縮短火箭回收時間，推動火星殖民計劃。

星艦即將第 5 次試飛，馬斯克 8 年前的狂想能否成為現實？