星舰“十飞”发射画面手机股票配资软件
文丨苏扬
马斯克还在追逐火星移民的梦想。
北京时间8月27日，星舰第十次综合飞行测试（简称“十飞”）成功进行，飞行测试原定8月25日进行，由于地面系统故障、天气原因等后延了两天。
本次飞行由第二代星舰S37+B16助推器组成的组合体执行。除了测试飞船和助推器的性能、可靠性测试外，星舰“十飞”的重要看点之一，即执行此前因发射失利未能完成的“星链卫星模拟器”部署任务。
需要注意，本次飞行不涉及助推器和飞船的回收。
从实际的结果来看，助推器成功完成了在着陆燃烧阶段的测试任务，并溅落美国湾（墨西哥湾）。二级飞船的卫星模拟器部署、猛禽发动机太空点火、再入大气层及溅落印度洋等任务均顺利完成。
“十飞”是星舰年内第四次飞行测试，前三次均以失败告终，且任务都比较接近，这是“快速迭代验证”的典型特征，但过去几次持续卡在特定任务上，也反映出这种思路——靠真实发射验证来定位问题的模式——存在局限性。此外，同类型任务的反复测试验证，也在不断地推高发射成本。
现在，星舰的迭代节奏，远远追不上马斯克希望带领人类走向星辰大海的时间预期。
而载人的前提，是保证高度稳定、可靠的重复飞行能力，而在这之前，更前置的条件是至少保证具备有效载荷部署、飞船回收的能力。
01
星舰“十飞”看点
助推器不回收，飞船部署“卫星”
星舰“十飞”从发射到S37飞船溅落印度洋，预计用时1小时06分钟。
飞行测试过程中，S37飞船会执行有效载荷部署任务——释放“星链卫星模拟器”（模拟卫星与下一代星链卫星尺寸相当），模拟卫星将在亚轨道飞行，再入大气层时烧毁。飞船本身则需要收集隔热、捕获等相关部件改进后的可靠性数据，为后续飞行顺利返回发射场做准备。完成数据收集后溅落印度洋。
星舰部署卫星动画演示
B16助推器主要是进行飞行极限测试，包括在美国湾（墨西哥湾）近海着陆点上收集未来飞行剖面及非标准工况下的真实性能数据。
1)
S37飞船关键任务
在轨试验
部署8颗模拟星链卫星（“七飞”就有的任务，因各种问题未能成功实施）
计划“猛禽”发动机二次点火（“七飞”就有的任务，测试发动机在极端环境，如极低温、无氧下的可靠性，否则点不着火，未来登陆火星、月球就回不来了）
再入、返回实验
移除大量隔热瓦，测试易受损区域的耐受度、同时测试多款金属防热瓦性能（陶瓷隔热瓦易碎、检修成本高，未来可能也会减少甚至被完全替代）
验证安装在飞船上的功能性“捕捉连接件”的热性能与结构极限
验证隔热瓦边缘设计优化方案可靠性
再入轨迹在动压最大时，测试后缘襟翼的结构极限
溅落印度洋
2)
B16超重型助推器关键任务
不返回发射场“捕捉”（这次也没有安排“筷子夹火箭”，起飞-一二级分离-助推器回收比较成熟了）
级间分离后先受控翻转再启动返回助推燃烧（沿用“九飞”技术，保证分配更多推进剂至起飞阶段，以提升运力）
着陆燃烧过程中主动关闭1台中心发动机，测试中间环备用发动机补位能力，末期仅用2台中心发动机实现海面悬停，之后关机坠海（验证发动机系统的冗余设计有效性，以及非标准化工作模式下的可靠性，否则突然1台发动机关机就掉下来了，而这也是可重复回收的关键）
02
\"S37+B16\"星舰组合体
老助推器+新飞船
星舰组合体发射最直观的画面即“筷子夹火箭”——超重型助推器在返回过程中被发射塔上的两个机械臂捕获。
到目前为止，SpaceX已经完成了三次“筷子夹火箭”试验，最近一次是星舰“八飞”，B15助推器成功被捕获，但这台助推器未在“十飞”任务中复用。
此次星舰“十飞”，SpaceX采用的是一台全新的B16助推器(33台发动机均为全新)，该助推器于去年10月下旬开始组装，基于以往飞行测试数据做了优化。
B16于今年2月进行低温测试，并于6月份在得州星舰基地完成全时段静态点火测试（固定在发射台上点火，全功率运行8-12秒），模拟真实发射的起飞阶段状态。
根据官方资料，B16助推器搭载了33台第二代猛禽发动机，单台起飞推力可达到230吨，33台引擎总推力超过7500吨。
B16超重型助推器实拍
相比超重型助推器“筷子夹火箭”的成功和光鲜，飞船的发射任务进行的就没有那么顺利——“七飞”提出的星链卫星部署、猛禽发动机太空二次点火都因为飞船失控、解体等未能成功实施。
“十飞”原计划采用S36+B16组合体，但S36飞船在6月18日装填燃料出现故障损毁。
S36飞船测试失败后，SpaceX将星舰“十飞”的组合体调整为S37+B16，其中S37飞船于8月23日完成了“模拟星链卫星”的装载，并与B16助推器完成堆叠。
你看，就是这种问题频繁出现，拖了星舰的迭代节奏，以至于马斯克曾经表态过“未来三次发射，每三至四周一次”暂时还不能兑现。
关于飞船频繁爆炸，也有业内人士认为SpaceX没解决二级，也就是飞船部分“分离-入轨”的问题——两级火箭分离后就进入高超音速飞行阶段，这时候还在大气层里，火箭会有很大的气动压力，进而带来振动，可能会导致燃料管破裂、螺丝断裂等等。
一般情况下要在地面振动台上模拟这一段过程找出风险点，制定解决方案。但是星舰二级太大了，没有振动台可以承载，所以只能一发一发的碰运气，现在碰到第10发了，事实证明没有运气可以碰，所以看他要不要调头回去造振动台。
S37+B16星舰组合体
最后再说说星舰的规模，整个星舰组合体高123米，直径9米，就像一个不锈钢“巨兽”，其有效载荷能力100-150吨，其中助推器高71米，推进剂容量3400吨。按照官方预估的目标，星舰飞船可搭载100人进行长时间星际飞行，也包括卫星发射、月球基地建设以及地球上的点对点飞行运输。
03
光鲜靓丽的助推器
一路坎坷的飞船
“九飞”采用了B14.2S35组合，但未能完成火箭溅落的任务，飞船也爆炸解体。
SpaceX的官方调查报告显示，助推器的飞行故障主要集中在着陆燃烧后的下降阶段，该阶段采用了比以往飞行任务大得多的攻角，最大攻角约17度，这一飞行实验旨在收集数据以探究助推器性能的极限。
攻角示意图，翼弦线（ChordLine）与相对气流（RelativeWind）之间的夹角
翻译过来就是，通过气动减速减少发动机燃料消耗，同时收集数据优化未来设计。
不过，助推器抵达计划溅落区域时，为执行着陆燃烧，按计划需重启13台发动机，实际成功重启12台，随后观测到助推器尾部附近发生剧烈能量释放事件。
SpaceX在推测原因可能是大攻角飞行使得助推器承受的压力超预期，导致燃料结构失效，甲烷与液氧混合进而引发S14.2助推器着火爆炸。
对于这一问题，SpaceX的解法也比较直接，既然大攻角不行，就降低一点，从而最大限度降低结构失效的可能性。
前面我们也提到，助推器因为有多次“筷子夹火箭”而显得比较光辉和顺利，但飞船部分问题就比较多，“八飞”时SpaceX提交给FFC的文件，当时就说如果任务顺利，“九飞”就测试回收飞船，但是大家也可以看到。“十飞”才开始测试功能性“捕捉连接件”的热/结构性能。
关于“九飞”S35飞船，未能部署模拟星舰卫星，官方解释是在二级发动机关机后，鼻锥部位的高压+计划中的鼻锥排气操作，共同导致了严重的姿态偏差，使得飞船自动跳过了有效载荷部署任务。
SpaceX还强调，鼻锥高压导致载荷舱舱门故障，即便飞船未跳过部署任务，也无法完成。
另外，飞船后续修正了姿态偏差，鼻锥排气功能重启，但液态甲烷进入鼻锥内部，导致传感器、控制器温度下降，随后触发自动钝化指令（passivationcommands），跳过在轨燃烧步骤，并将所有剩余推进剂排入太空，以非标准姿态（off-nominalattitude）再入地球大气层，随后解体。
比起前面B14.2助推器略微不确定性的结论，SpaceX强调S35飞船的故障最可能根本原因被追溯至主燃料箱增压系统扩散器的失效，工程师通过模拟飞行工况成功复现了该失效过程，并且对燃料扩散器进行重新设计，以更有效地将增压气体导入主燃料箱，并大幅降低扩散器结构所承受的应力。
对于S36飞船在测试台上的故障，SpaceX则解释称，此次事故最可能的根本原因被确定为：星舰有效载荷舱段的一个复合材料缠绕压力容器存在无法检测或未被充分筛查出的损伤，该压力容器失效后引发飞船结构失效，进而导致推进剂混合并点火燃烧。
关于压力容器失效的解决方案，则包括在未来飞行任务中的压力容器将降低工作压力，同时在向飞船加注活性推进剂前，增加额外的检查和验证测试等。
04
高频发射还未兑现
火星移民计划需要加速
星舰飞船部分的进化演示图
最近几次发射，SpaceX和马斯克都在强调，未来星舰的发射频率会越来越高，短期目标是“未来三次发射，每三至四周一次”
马斯克曾表示，2025年将发射25次星舰。未来的标志性的看点还有：星舰飞船的返场捕获试验以及真正开始部署星链卫星等。
SpaceX也频繁地在新闻稿中提及“失败-重新验证”这种反复的循环，强调星舰能力的提升并非一朝一夕就能实现，但飞行测试持续为下一代星舰与“超重型”助推器的设计提供宝贵经验。
另外，SpaceX也透露随着星舰基地“星舰工厂”（Starfactory）的产能不断提升，以及得克萨斯州和佛罗里达州新发射与测试基础设施的持续建设，以支持这种高频发射。
只不过现在“失败-重新验证”这样的循环，有点多，拖慢了马斯克火星移民的节奏。
附：2019年以来星舰发射的重要节点：
2019年7月26日
SpaceX对最早的星舰原型机“星虫”（starhopper）进行了高度20米的自由悬浮测试。
2019年8月27日
SpaceX再次对“星虫”进行测试，成功飞行到150米的高度并安全着陆。
2020年8月5日
星舰原型SN5完成了高度150米的自由悬浮测试。由于没安装头椎，SN5外观看起来就像是一个30多米高的圆柱形不锈钢大水塔。
2020年8月25日
舰原型SN6同样完成了高度150米的自由悬浮测试。
2020年12月10日
星舰原型SN8进行了12.5公里高度的测试飞行，在最后落地的时候发生坠毁爆炸。
2021年2月3日
星舰原型SN9再次进行了10公里高度的测试飞行，仍然是在最后落地的时候发生坠毁爆炸。
2021年3月4日
星舰原型SN10第三次进行了10公里高度的测试飞行，稳稳落地，但在落地数分钟后，还是发生了爆炸。
2021年5月6日
星舰原型SN15在得克萨斯州博卡奇卡（BocaChica）成功进行了高空飞行测试，这是SpaceX星舰原型第五次挑战10公里级高度，也是首次没有发生爆炸事故的完美着陆。
下面进行的历次测试飞行进入了全新的阶段，就是所谓的“综合测试飞行”（IFT），也就是星舰和超重助推火箭的合体飞行：
2023年4月20日
星舰曾首次尝试轨道级发射飞行试验，但刚起飞就发现三台发动机没点燃，在飞行过程中又有三台发动机陆续出现故障，导致箭体发生异常旋转而失控，最终不得不主动引爆销毁。
2023年11月18日
星舰在进行第二次飞行试验时，超重助推火箭由于液氧管道发生堵塞，在返航时发生了爆炸，星舰已飞到了太空的高度，但由于在排放多余的液氧时发生了起火坠毁，没能完成既定任务。
2024年3月14日
星舰进行第三次轨道级飞行试验，星舰和超重助推火箭成功分离，助推火箭溅落在大海。几分钟后，星舰成功进入太空，并在轨道上完成了“在轨燃料输送试验”以及“载荷舱门开合试验”，但遗憾的是，星舰离轨点火没成功，烧毁在大气中。
2024年6月6日
星舰进行了第四次轨道飞行试验，助推火箭按计划成功降落在海面。星舰飞行约一个小时，在进入大气层的时候隔热瓦发生掉落，翼面被烧穿，但最终还是坚持到降落海面，几乎完成了所有的既定任务和目标。
2024年10月13日
星舰进行第五次测试飞行。在星舰发射约6分50秒后，发射塔架上的捕获装置首次成功抓住了从天而降的几百吨重的助推火箭，这是人类首次用这种方式回收火箭，网友形象地称之为“筷子夹火箭”。
2025年1月17日
星舰进行第七次综合测试飞行，成功完成了“筷子夹火箭”试验，但星舰飞船由于氧气泄漏和推进剂系统故障发生解体，没能完成既定任务。
2025年3月7日
星舰第八次综合飞行测试，本次发射一级助推火箭顺利返回发射塔架，复现了“筷子夹火箭”的操作，但星舰飞船部分还是出了问题，发生了解体爆炸，没能完成入轨。
2025年5月28日
星舰第九次综合飞行测试，本次发射使用的B14.2助推器实现成功复用，但在着陆过程中发生爆炸。S35飞船由于舱门异常，也未能完成8颗“星链卫星模拟器”的部署任务，并在再入大气层过程中爆炸。
>End
本文转载自“腾讯科技”，原标题《一文读懂星舰“十飞”：没有筷子夹火箭，飞船完成“关键一跃”》。
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