盘点2024年度SpaceX·星舰篇

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盘点2024年度SpaceX·发射篇

盘点这一年航天发射，无论是SpaceX还是全世界，最大看点当属4次星舰发射。让我们有幸目睹史上最强巨箭多次一飞冲天的同时，更是见证了多项创举：第三飞，星舰首次达到轨道速度；第四飞，星舰首次实现一二级软着陆；第五飞，星舰首次尝试并成功捕获超重型；第六飞，星舰首次演示太空再点火。由此，完成第一代星舰历史性试飞使命，为第二代星舰亮相奠定坚实基础。

●星舰第三飞：首次接近轨道速度

2024年3月14日，星舰组合体B10+S28从星舰基地发射升空。起飞、上升、分离均正常。但B10在着陆点火过程中未按计划时间启动发动机，在墨西哥湾溅落区上空因出现不正常摆动造成发动机无法正常点火，导致在距海面约462米解体。事后调查分析，发动机未能正常点火是由于向发动机液氧过滤器堵塞，导致发动机氧气涡轮泵的入口压力损失，使得超重型火箭的着陆点火推力低于预期，从而导致速度过快而解体。

S28从一二级热分离到二级发动机关机，这一阶段速度增量达5765 m/s，再加上一级超重型火箭分离时提供的1591 m/s，速度叠加达到7356 m/s，这是星舰飞船级首次接近最小轨道速度（7800 m/s）。只要稍加执行二次点火，就能提升至7800 m/s，达到最低轨道速度。通常LEO发射任务的设计速度是7900 m/s～8100 m/s。由于目前星舰试飞任务都设定为跨大气层亚轨道飞行，因此不会进行二次加速点火尝试。

S28在滑行阶段，开始进行舱内燃料转移、载荷舱舱门开关，原计划在轨演示真空发动机再点火，但由于飞船滚转过快未能执行。星舰最终传回数据的时间约为起飞后49分39秒，之后由于黑障或星舰解体导致失去信号。测试团队推断星舰S28最终空中解体。事后调查分析，由于负责滚动控制的阀门堵塞，导致失去控制姿态能力，使得星舰隔热区（迎风面）和非保护区域（背风面）加热程度都比预期的要大得多，从而造成星舰过热而解体。



IFT-3星舰第三飞特点：

○B10干质量最小，仅为258.5吨，比之后3次试飞超重型都轻。

○B10起飞时推进剂加载量最多，达到2970吨，比其他5次试飞都多。

○S28干质量最大，达到155.8吨，比之后3次试飞星舰飞船都重。

○S28起飞质量最大，达到1381.5吨，比之后3次试飞都大。

○S28飞行最高，远地点高度234公里，仅比原计划235公里低1公里，是迄今飞行最高的星舰。

○S28从热分离点火到首次关机阶段，所产生的速度增量（ΔV）最小，只有5765 m/s，比之后3次试飞都小。但这是首次接近轨道速度，足以证明星舰有能力进入最低高度的圆形轨道。

星舰第三飞勇闯多道关，任务完成率超过80%

破解星舰第三飞那些疑惑点（一）

破解星舰第三飞那些疑惑点（二）



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●星舰第四飞：首次实现一二级软着陆

2024年6月6日，星舰组合体B11+S29按计划发射，不仅飞完试飞全过程，而且完成绝大部分测试目标，相比前三次试飞跨越一大步。特别是成功验证了超重型高精度着陆能力、星舰再入能力、星舰软着陆能力，验证了星舰第三飞遭遇棘手问题的改进措施，标志着星舰研发取得实质性突破，为接下来原位回收超重型提供更有力的支撑。

升空7分24秒，B11以0.5厘米级的高精度溅落在墨西哥湾目标着陆点。这是超重型首次实现水面软着陆（软溅落），也是超重型首次按计划飞完全程。S29经历热分离、发动机关机、轨道滑行、再入大气层、翻转机动与着陆点火，最终溅落在距目标溅落点6公里的印度洋海域。全程飞行1小时6分10秒，同样按计划飞完全程。因此，星舰第四飞的最大亮点就是按计划飞完全程，首次实现一二级软着陆。



IFT-4星舰第四飞特点：

○S29在发动机第一次关闭时（SECO-1）剩余推进剂质量最多（26.3 吨），比其他3次试飞星舰都多。剩余推进剂用于未来星舰的轨道插入点火、再入点火、着陆点火，或者长时间飞行或深空任务时进行姿态调整和轨道修正。剩余推进剂量不能过多也不能过少，如果过多，表明推进剂装载规划不够精确，浪费有效载荷能力。如果过少，则可能导致任务失败，因为无法完成轨道调整、再入减速、原位回收等操作。

○S29干质量最小（140.3吨），B12+S29星舰组合体的干质量也最小（407.3吨），比其他3次试飞星舰及组合体的干质量小。干质量的大小直接影响星舰的性能指标，尤其是推重比和比冲效率。干质量越小，推重比越高，越容易提升发射效率。结构优化减少无用质量，有助于提高星舰性能。干质量也是再入和着陆时的重要参数：质量越小，大气阻力在再入减速中的作用越大，推进剂的减速需求越小，着陆点火的时间需求缩短，提升经济性。未来执行月球和火星任务，星舰干质量的优化会直接影响深空能力和回程设计。干质量越小，可携带更多载荷抵达目的地和返航。

○S29创多项第一：第一艘成功闯过再入阶段的星舰，第一艘再入后上演翻转机动、着陆点火的星舰；第一艘实现水面软着陆的星舰；第一飞完全程的星舰，是在右侧前翼被撕裂的情况下顽强飞完66分钟的星舰。

星舰第四飞：最成功的试飞

梳理星舰第四飞IFT-4重要细节和经验值



●星舰第五飞：首次尝试并成功捕获超重型

10月13日，星舰组合体B12+S30执行第五次跨大气层亚轨道飞行，开启最富挑战性和颠覆性的火箭回收尝试。升空6分58秒，首次尝试并一举实现原位回收超重型。被昵称为筷子的一对机械臂成功捕获B12，史无前例地实现「筷子夹火箭」这一航天工程创举。

升空1小时5分43秒，S30以10米级着陆精度溅落在南印度洋目标海域，远高于星舰第四飞的着陆精度（偏差6公里）。



IFT-5星舰第五飞特点：

○B12在第一次关机时（SECO-1）剩余推进剂质量最多，多达319 吨，比其他3次试飞超重型都多。第一级超重型剩余推进剂用于返航点火、着陆点火，为原位捕获回收提供充足燃料。

○S30在首次点火时推进剂质量最少（1125 吨），比其他3次试飞星舰都少，甚至比最多储量的S28少了65吨。并且在着陆点火关闭后剩余推进剂质量也是最少，仅有6.7吨，比其他3次试飞星舰都少，甚至只有S29剩余量26.3吨的1/4。这种低余量的激进策略，旨在验证推进剂的极限优化和燃烧效率，为后续提高星舰着陆性能提供实测数据。

○第五飞是星舰开发测试5年来最具挑战性、最具颠覆性的测试飞行。测试目标达成度几乎100%。意味着SpaceX已基本掌握星舰系统的发射、入轨能力、软着陆技术，从而大幅提升星舰测试进度，加速推进星舰成熟进程。

○相比现有的着陆腿回收模式和设计中的捕捉网回收模式，星舰第五飞成功验证的机械臂捕获回收模式，无论在回收精度、动态适应、快速回收、完全复用方面都具有明显优势。尽管技术复杂度更高，但能够实现更低成本、更高效率的完全复用模式。相比之下，着陆腿和捕捉网虽然在某些条件下也能实现有效回收，但在快速回收、完全复用、灵活性和适应性上都不如机械臂捕获回收。

星舰第五飞：首战告捷原位捕获超重型

筷子夹火箭，无异于魔法



●星舰第六飞：首次尝试并成功真空点火

美国中部时间2024年11月19日下午16:00，即北京时间2024年11月20日早上6:00，SpaceX迎来第一代原型星舰最后一次综合测试飞行，即星舰第六飞。

升空3分54秒，发射总监宣布取消B13原位回收操作。3分钟后，B13受控垂直溅落在墨西哥湾海面。原因是火箭尾流破坏到发射塔顶部的通信塔，未能达到符合B13返回执行捕获回收的条件。尽管未能再次验证超重型火箭原位捕获回收技术，但成功检验了发射系统的安全运行机制。

升空37分47秒，S31在轨启动单台猛禽真空点火约3秒。让飞行速度稍微增加，以更大攻角进行再入，减慢水平速度，有助于飞船以更高精度着陆。这项测试之所以重要，因为这是星舰未来进行全轨飞行、部署卫星、捕获回收的必要条件。这是星舰第一次尝试太空点火（IFT-3原计划尝试，因飞船姿态不稳而取消）。

升空1小时05分31秒，S31以垂直姿态触及海面，高精度软着陆于南印度洋目标溅落点。此时正值当地日出时分，为提前设置在海面上的摄像机提供了绝佳拍摄条件，高清记录S31海上软着陆全过程。



IFT-6星舰第六飞特点：

○B13干质量最大，达到282.5吨，比之前3次试飞的超重型火箭都重。

○B13+S31星舰系统干质量总和的校验值最大，达到431.9，比平均值多出11吨。校验干质量总和是星舰在没有推进剂后，剩余结构质量的校验计算值。这一值通常用于验证数据的完整性和准确性，确保飞行器的各部分质量分布和总质量的计算正确，为飞行性能分析和设计改进提供关键依据。

○S31首次搭载非正式的有效载荷（一根香蕉），由于未部署，因此算不上真正的载荷。SpaceX再次传递一种信号：航天探索不仅仅是严肃的科学任务，也可以充满趣味和灵感，充满好奇心的灵魂更有趣。而且搭载香蕉跟这次任务徽章、S31头锥贴花「香蕉人」遥相呼应。

○星舰首次尝试并成功在轨点火演示。启动单台真空猛禽发动机进行约3秒钟的短暂点火，让飞船以更大攻角再入，减慢水平速度，有助于飞船以更高精度着陆。为第二代星舰进行全轨飞行、部署卫星、捕获回收提供必要且有力的技术支撑。

○星舰S31实现高精度软着陆，为最早第八飞首次尝试原位捕获打下坚实基础，也为今年第二代星舰高频次亮相测试飞提供强有力支持。

星舰第六飞遗憾收场：第一代谢幕，为第二代让路

星舰第六飞IFT-6不可忽视的细节

解读星舰S31再入与着陆能力



●预告星舰第七飞：第二代星舰飞船首飞

作为重大升级全新改版的第二代星舰首飞，星舰组合体B14+S33这次真的要来点不一样的。首先不算上次那根香蕉，星舰第七飞将首次搭载真正的有效载荷，首次搭载并演示部署10颗模拟星链卫星，这些模拟卫星的大小和重量，与下一代 Starlink 星链卫星类似。

全面升级星舰航电系统，并增加备载能力。除了配备更强大的飞行计算机与2.7兆瓦的电力系统，还进一步改进通信系统，将Starlink、全球导航卫星系统（GPS）和备用射频通信，三者整合到每个天线单元中，以提高通信效率、定位精度和系统可靠性。并且将星舰摄像头数量增加到30多个，让测试团队能够在飞行过程中实时监控硬件表现。SpaceX希望能够在每个飞行阶段，都能以120 Mbps以上速率实时传输高清视频和遥测数据。对于第一时间观看星舰发射直播的星舰粉丝团来说，很可能会是像看足球赛的多镜头切换直播，令人期待。

星舰第七次同样计划利用发射塔回收超重型——上演「筷子夹火箭」，并且在太空中重启一台真空版猛禽发动机。这两项操作都是在第五飞与第六飞曾经测试过，理论上应该不成问题。但像以前一样，SpaceX强调在百分百安全情况下，才会尝试筷子夹火箭，也可能在关键时刻放弃，不会冒险回收。上次起飞时发射塔顶部的通信塔受损，经过抢修后现已加固。



为了实际验证星舰重复使用的可行性，第七飞使用超重型火箭B14仍属于第一代，并非100%全新硬件，配置的33台猛禽发动机，其中一台属于二手猛禽，编号R314，曾在星舰第五飞使用过。经过检查、翻新、测试后再次使用。这也是星舰历次试飞中首次复用猛禽发动机。

第七飞的最大特点就是，第二代星舰飞船首次亮相飞行。

星舰飞船级舰体结构上，升级后的星舰前襟翼缩小，且位置更靠近头锥顶部，远离迎风侧，有助于提高再入耐热性，提升飞船再入能力。

星舰将使用最新一代的隔热片，同时增加备用防护层，以防止隔热片丢失或损坏造成烧蚀问题。由于再入热防护一直是需要解决的难题，将在飞船S33部分区域移除大量隔热片，以测试舰体脆弱区域的耐热性。 同时测试多种金属隔热片，包括一种具有主动冷却功能的隔热片，为未来隔热系统寻求最佳方案。

推进系统也已重新设计。推进剂装载量将增加25%，提升长任务能力。管线进行了真空包覆，还采用全新的猛禽真空引擎推进剂输送系统，并改进推进航空电子控制模块，希望增强执行更长飞行时间的能力。

地面配套系统方面，SpaceX将在塔架的捕捉夹臂上，测试几个雷达传感器，目的是提高捕获过程中夹臂与超重型（星舰飞船）之间距离测量的准确性。

另外，NASA还会派出高空侦察机（NASA5），在印度洋目标海域重点收集星舰再入阶段舰体受热的详细数据，有助于评估星舰再入性能，帮助改进后续设计。

S33静态点火，第二代星舰发射进入倒计时

星舰第七飞前奏轰鸣：B14试射

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星舰第七飞主要看点：

○新一代星舰飞船首飞

○星舰系统首次复用猛禽发动机

○再度尝试超重型原位捕获回收，上演「筷子夹火箭」

○发射直播至少以120兆高清画面多角度切换

○首次正式搭载有效载荷，并演示部署10颗模拟星链卫星

○再次验证真空点火

○第二代星舰飞船首次经受再入考验（前襟翼、热防护系统、金属隔热片）

○NASA首次派出高空侦察机（NASA5）观察记录再入受热状况

○第二代星舰飞船首次验证高精度软着陆能力（翻转机动、着陆点火、姿态控制），为最早第八飞回收星舰飞船做铺垫

第七飞主发射窗口（97分钟窗口期）：

协调世界时间2025年1月10日22:00～23:37

美中时间2025年1月10日16:00～17:37

北京时间2025年1月11日6:00～7:37

第七飞备用发射窗口（97分钟窗口期）：

协调世界时间2025年1月11日13:00～14:37

美中时间2025年1月11日7:00～8:37

北京时间2025年1月11日21:00～22:37

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