星舰 （美国太空探索技术公司研发的重型运载火箭）

简介

星舰全系统由两部分组成，第一级是高约69米、配备33台“猛禽”发动机的“超级重型”助推器，二级则是直径达9米，长50米，配备6台猛禽发动机的星舰飞船。该系统在设计上是可回收、重复使用的运输系统，旨在将人类送往地球轨道，支持人类重返月球，并最终前往火星。星舰的可复用性使得它的发射成本可以实现数量级的降低，同时其回收模式下，近地轨道150吨运力；一次性使用模式下，近地轨道250吨的运力，也使其成为人类截至2023年11月研制出的运力最强的运载火箭。

北京时间2023年11月18日晚9时3分，美国太空探索技术公司于德克萨斯州博卡奇卡进行第二次“星舰”（Starship）重型运载火箭的无人飞行测试。火箭发射升空后，一级助推的33台发动机均正确启动，并达到工作时序，但是在一二级热分离成功后不久，二级火箭却发生故障，最终爆炸。

发展沿革

2012年，SpaceX开始研发大型火星移民运输船，最开始命名为火星移民运输船（MCT）。2016年9月，马斯克正式宣布SpaceX殖民火星目标， MCT更名为太阳系行星间的运输系统ITS，概念为一款直径12米的大型运输火箭。2017年7月， ITS更名为大猎鹰火箭BFR，并于2018年3月开始制造BFR的原型火箭。2018年11月，大猎鹰火箭BFR才正式更名为星舰（Starship）。

2018年，埃隆•马斯克表示星舰的研制将人类送上火星的最终目标迈出重大的一步。

2019年1月6日，埃隆·马斯克曝光了星舰的模拟图。4月，测试星舰原型“星虫”成功点火升空。

2020年，美国太空探索技术公司研制的用于星际飞行的第三艘星舰原型机在得克萨斯州的测试中发生爆炸。8月4日，不锈钢材质的全尺寸星舰原型机SN5在得克萨斯州博卡奇卡测试基地完成150米跳跃，试飞时间持续约1分钟。10月20日，美国太空探索技术公司取得了一个新的里程碑，星舰原型SN8首次使用了多种猛禽（Raptor）发动机进行了静态点火测试。

2021年5月5日，美国太空探索技术公司成功完成了对其星舰最新原型SN15实施的第五次高空飞行测试。原型SN15号星舰在发射后成功着陆。5月14日，美国太空探索技术公司计划对星舰开展首次轨道级试飞，从得州发射，然后在夏威夷一个岛屿的沿海溅落。

2022年10月12日，美国太空探索技术公司的星舰第2次绕月商业飞行前2名机组人员确定，分别是美国富商Dennis Tito和他的妻子Akiko。

2023年2月9日，SpaceX完成了“星舰”的首次全面静态点火测试。测试中，SpaceX首次尝试同时点燃了超重型助推器上装载的全部33台“猛禽”发动机。最终，有31台成功点燃约10秒。4月14日，美国联邦航空管理局（FAA）宣布，已批准美国太空探索技术公司（SpaceX）的请求，允许该公司在得克萨斯州南部的发射场进行“星舰”（Starship）火箭的无人飞行测试。4月17日，美国太空探索技术公司进行星舰首次发射测试。美国中部时间当天8:10左右，由于压力阀出现问题，星舰在得克萨斯州南部发射的计划暂停。”4月20日，美国太空探索技术公司星舰进行首次轨道试飞，于点火升空约4分钟后在墨西哥湾上空发生爆炸。事发后美国太空探索技术公司称，由于在星舰发射后推进器未能成功分离，因此工作人员主动引爆了星舰。4月27日，SpaceX认为公司可以修好“星舰”首次飞行使用的发射台，并在夏初前做好第二次发射的准备。6月，埃隆·马斯克表示，美国太空探索技术公司计划在6到8周内进行星舰的第二次轨道试飞。9月，美国宇航局计划将进入地球轨道的“星舰”改造成为近地轨道空间站。

2023年10月，美国太空探索技术公司创始人埃隆·马斯克表示，第二艘星舰飞船已经准备好了。但要等待美国联邦航空管理局（FAA）颁发新的发射许可证，最早可在10月颁发，美国太空探索技术公司可能会在三到四年后将一艘星舰飞船送上火星。11月17日，马斯克在旗下社交平台X上发布消息称，因需要更换格栅翅片执行器，“星舰”的发射日期推迟到星期六（11月18日）。此前原定是11月17日21时发射。

北京时间2023年11月18日晚9时3分，美国太空探索技术公司于德克萨斯州博卡奇卡进行第二次“星舰”（Starship）重型运载火箭的无人飞行测试。火箭发射升空后，一级助推的33台发动机均正确启动，并达到工作时序，但是在一二级热分离成功后不久，二级火箭却发生故障，最终爆炸。

总体设计

性能和参数

星舰的独特之处在于其火箭及“超级重型助推器”（Super Heavy Booster）的壳体选材。SpaceX最初计划采用最先进的碳纤维材料制造该飞船，但后来宣布将用闪闪发光的300系列不锈钢材料来取代碳纤维。

因此，星舰整体呈银色，像一枚光滑的子弹头。测试版星舰直径9米，但相比于最终版的星舰更短，也没有舷窗。最终版的载人星舰与测试版大致相同，但其将会有舷窗。

星舰系统整体为两级构型火箭，一级火箭名为“超重助推器”，二级火箭名为“星舰”。火箭全长约120米，箭体直径9米，起飞质量5000吨。最新的设计指标为，重复使用状态下近地轨道（LEO）运载能力150吨，可运送50吨载荷返回地球，一次性使用状态下LEO运载能力250吨，大大超过土星5号近地轨道140吨的运载能力。

一级火箭通过悬停的方式回收到发射塔，二级火箭在气动阻力和自身动力控制作用下，垂直着陆到指定地点，实现火箭整体的完全可重复使用。一级火箭又名“超重助推器”，安装33台猛禽液氧甲烷发动机，起飞推力超过7000吨。二级飞船部分安装6台猛禽液氧甲烷发动机。全箭主体结构采用不锈钢，二级火箭设有前部鸭翼和尾部气动舵，用于地球大气层再入时进行气动控制。

SN5是美国太空探索技术公司第二枚完成跳跃的“星舰”原型机。SN5配备了一台美国太空探索技术公司下一代大推力猛禽发动机。

原型机SN8配备3台猛禽发动机，也会增加头部的锥状物，采用航空外表，SN8有一个鼻锥、一个襟翼和三个“猛禽”发动机，原型机外观则类似飞行筒。

星舰直径达9米，长50米，6台猛禽发动机，全重达到1300吨，近地轨道运力过120吨，可搭载超过100名宇航员、普通乘客，可进行深空探测载人。配合也在研发的大猎鹰火箭作为一级，星舰作为二级，二者结合总重超过5000吨，甚至远超目前人类最强火箭土星五号（3000吨）。

航行流程

星舰的开发和制造在“星际基地”（Starbase）进行，“星际基地”位于德克萨斯州卡梅伦县，这是世界上第一个为太空轨道任务设计的商业太空港之一。星舰将从这里出发，输送卫星、航天人员和各种物资。

按照美国太空探索技术公司的设想，星舰将利用油轮(本质上是星际飞船减去窗户)在近地轨道补充燃料，然后出发前往火星。在轨加油可以将多达100吨的燃料一路运送到火星。油轮有很高的再利用能力，主要的成本就是氧气和甲烷的成本。

2021年，SpaceX在Starbase的发射和捕获塔破土动工。该塔高约480英尺，是世界上最高的发射塔，旨在支持超级重型火箭助推器的发射和回收捕获，该设备能够快速重复使用火箭。

升空后，在两个阶段分离飞行，超级重型火箭将返回发射场，重新点燃发动机以减慢飞行器的速度，塔的两臂将抓住火箭助推器，然后将其重新堆放在轨道发射架上，以备下一次飞行。

星舰6层构造

第一层设在燃料罐正上方，第二层可能用于存储和实验室，而第三层包含健身中心和盥洗室，专为长时间失重状态设计。第四层是机组人员的卧室，适应不同旅行需求。第五层是豪华餐厅，为宇航员提供欣赏星空的场所。最顶层是驾驶舱，专为船只状态监控和导航控制而设。

重大事件

试飞过程

2019年4月，测试星舰的原型机“星虫”成功点火升空。

2020年5月，美国太空探索技术公司首次使用单个猛禽发动机成功测试了SN4的全尺寸燃料箱部分。8月和9月，测试了SN5和SN6－短距离飞到150米。10月20日，美国太空探索技术公司取得了一个新的里程碑，星舰原型机SN8首次使用了多台猛禽（Raptor）发动机进行了静态点火测试。

2021年5月5日，美国太空探索技术公司成功完成了对星舰最新原型SN15实施的第五次高空飞行测试。SN15在发射后成功着陆。

2023年4月20日，美国太空探索技术公司星舰进行首次轨道试飞。

发生事故

2020年3月1日，美国太空探索技术公司制造的星舰原型机SN1在周五的一次压力测试中发生爆炸。

2020年12月9日，美国太空探索技术公司在德州南部的测试中成功发射星舰原型机SN8。SN8飞船成功升空后6分钟坠落，最终发生爆炸。马斯克随后表示，“飞船着陆过程中，头部燃料罐压力较低，因此导致着陆速度较快”。

2020年12月10日，美国太空探索技术公司首席执行官埃隆·马斯克视察了准备测试的星舰原型机SN9号，但该原型机因为太重压垮了支架撞在了生产中心的墙上。

2021年2月2日，美国太空探索技术公司的星舰的原型机SN9在试飞时落地爆炸。

当地时间2021年3月3日，美国太空探索技术公司星舰原型机SN10在成功着陆数分钟后发生爆炸。

2021年3月30日，美国太空探索技术公司的SN11原型机在降落时坠毁。

2021年，埃隆·马斯克声称，美国太空探索技术公司下一代重型运载火箭星舰的原型机SN11，在3月底的试飞中发生爆炸的原因是甲烷泄露。

2023年4月20日，美国太空探索技术公司星舰重型运载火箭从美国得克萨斯州博卡奇卡的发射基地升空后爆炸。

2023年11月18日，美国太空探索技术公司（SpaceX公司）的“星舰”超重型火箭发射升空。同日，Spacex与星舰助推器失去联系，推定火箭故障。Spacex公司表示，它可能在飞行过程中丢失了一枚星舰。同日稍晚，美国太空探索技术公司证实，在“星舰”发射几分钟后，其自毁系统被迫触发并爆炸。

影响意义

整体而言，星舰的意义主要可以归结为两方面：可复用性与运力。

可复用性

星舰的目标是两级运载火箭皆可回收并重复使用。若这一目标实现，它将取代SpaceX的其他所有运载火箭和航天器（猎鹰9号、猎鹰重型火箭与龙飞船），接下卫星发射与载人运输的重担，甚至在未来飞向月球与火星。运载火箭可复用技术推动了发射成本实现数量级上的降低，SpaceX通过突破发动机重启与推力控制技术、火箭下降控制系统技术及重复使用火箭着陆系统技术，实现了火箭的垂直回收。

SpaceX在回收一级和整流罩后的复用火箭，单次发射成本仅为全新火箭的30%。一二级火箭均呈现硬件成本占比高、推进剂占比低的特点。若在实现可回收的条件下，火箭可重复使用的次数足够多，那么硬件成本分摊到单次发射的成本将明显下降。

运力

运载是进入太空空间的入口，也是连接卫星制造与卫星应用的中枢环节。星舰的近地轨道运载能力约为150吨；在不考虑回收的情况下，其有效载荷高达250吨-300吨。SpaceX的猎鹰9号最大运载能力为22.8吨，猎鹰重型火箭最大运载能力64吨，而星舰的运载能力较它们实现了数倍提升。飞行验证成功后，星舰有望成为运力最大的运载火箭。

全球卫星互联网建设

星舰强大的运载能力和低廉的发射成本或将服务于各大星座的部署，进而加速全球卫星互联网建设，推动手机、汽车等终端直连卫星。此外，作为NASA月球着陆器唯一中标方案，星舰有望服务阿尔特弥斯计划，美国航天能力提升将促使其他航天强国在航天领域投入更多关注和资源，或将加速全球航天竞赛。星舰无论从设计理念及后续行业发展方向上，都将对全球商业航天事业发展产生积极影响。

媒体评价

这次飞行在很多方面都是成功的。美国太空探索技术公司进行这些试飞的原因并不是（仅仅）为了给大众留下深刻印象，而是为了收集关于航天器性能的数据。随着人们逐渐接近看到 "星舰 "实现其作为未来下一代火箭的承诺，会有更多像本周看到的爆炸一样的 "失败"，但成功的比例也会越来越高。（环球网评）

“星舰”的未来道阻且长，其激进的设计思路能否使其实现目标，基于“星舰”的登月舱能否让航天员安全往返月面和出发站，“星舰”能否帮助仍在亏损的“星链”项目渡过难关，“星舰”又能否促进“火星梦”成真，这一切都有待时间去验证。（界面新闻评）