三天前，在億萬群眾圍觀之下，馬斯克的星艦系統首次發射搞了個最熱鬧的“放鴿子”直播。隨著時間推移，星艦系統又將再次吸引全世界的目光。

不過，目前發射場的狀況好像不佳，貌似大霧彌漫。SpaceX發布推文稱：“星艦團隊將進行推進劑加注；團隊正在關注天氣?！?/p>

  ?

  ?

  ?

當看星艦發射時，我們看什么？

在原定的北京時間4月17日21時20分起飛前不到10分鐘，SpaceX宣布取消其博卡奇卡星艦基地試驗場的星艦系統發射，之后報告了超級重型助推器存在增壓問題。這是因為到燃料注入T-40秒時一個增壓閥似乎被凍住了。結果變成了一次濕彩排。此后只能卸載燃料，至少2天后再嘗試。

此次星艦的組合，據說是在推翻了數十次方案后才最終確定的，這兩年都在不斷地調整測試。

2020年12月到2021年5月，SpaceX測試了星艦上層平臺結構的幾種原型，星艦原型機進行了一系列亞軌道高空試飛，結果多次爆炸，最終在2021年實現成功垂直著陸。

增壓閥被凍住不是什么大的技術問題，也并不常見。這個閥門是加注氦氣或者液氦的，用于火箭貯箱增壓，混入極少量水汽導致凍結。

這是迄今為止全球運載能力最大、技術最先進而且最復雜的運載火箭和宇宙飛船的首次發射。如果發射成功，將是一次壯舉，成為馬斯克將人和貨物運送到月球和火星的目標的早期里程碑，這樣就可確定這種設計方案的可行性，加速星艦系統的研制進度。

這種全復用超重運載火箭投入使用后，可以改變太空探索現狀，低成本地把大質量物體送入太空，包括大規模開展載人登月甚至大規模載人登火星活動，使人類的多行星存在成為可能，并為太空經濟和太空軍事帶來一場革命性的變化。

這次計劃中的發射最大看點有3個：

首先，是看采用液氧甲烷火箭發動機的火箭能否獲得全球首次發射成功。此前，中國藍箭公司的朱雀二號和美國相對論空間公司的人族一號液氧甲烷火箭都發射失敗了。這種采用液氧甲烷火箭發動機的新型火箭具有無毒環保、高比沖、低成本、易于重復使用等特點，并可在火星上原位生產，滿足商業化火箭發射需求，前景十分廣闊。

其次，是看該火箭第一級，即超重型火箭上的33臺第二代猛禽發動機能否一起正常工作。只要有一臺發動機失靈，就可能導致火箭爆炸。此前只有蘇聯N1火箭的第一級裝了30臺發動機，但4次發射均告失敗，而且第2次發射在升空后不久就撞向了發射臺。而馬斯克最擔心的就是火箭在起飛后可能立即爆炸，損壞發射臺。

第三，就是看世界首個采用船箭一體的創新設計是否可行。其第二級是星艦飛船，但裝有6臺第二代猛禽發動機，所以推力很大，有一定的火箭功能。這次將試驗它落到指定海域的能力，這可為未來回收或在地外星球著陸奠定重要基礎。

馬斯克打造星艦系統想干啥

星艦的全新概念是2017年9月由馬斯克正式公布的一種完全可重復使用的運輸系統，由超級重型助推器和船箭一體的星艦飛船組成，用于大大提高人類進入太空的能力，可以將航天員和貨物運送到地球軌道、月球、火星等地。

星艦飛船發射成功后，最主要的目的是發射SpaceX公司的星鏈衛星。星艦與專門用于載人登月的土星五號和“航天發射系統”不同。不光用于載人登月或載人登火星，星艦憑借強大的運載能力和多用化設計，還可發射更重、更多的第二代星鏈衛星，甚至一次部署一個星座，因為獵鷹系列火箭目前尚無法大規模運載較重的第二代星鏈衛星。到2040年，星鏈衛星客戶數量有望升至3.64億，屆時星鏈衛星每年將帶來約800億美元的收入。

星艦能進行地球點對點運輸和在軌基礎設施建設，如打造巨大的太空電站、太空旅館等；它可以在軌道上捕獲并維修人造衛星，也可以帶它們返回地球，或者把它們轉移至一個新的運行軌道。

當然，星艦的最大亮點是向月球和火星運送航天員和設備，以及更富科幻色彩的外星殖民和太空礦業開發等總體質量巨大的航天器，并且發射成本相當低。

馬斯克透露，一旦相關試驗取得成功，將啟動規?；a，以每年建造100艘的速度，打造1000艘“星艦”組成的太空艦隊。每次發射可把100人同時送到火星表面，成本為1000萬美元，每公斤載荷不到100美元。馬斯克希望最后將把10萬人和相關物資運送到火星，實現從21世紀20年代后期開始在火星移民的夢想。

超級強大而又充滿風險的星艦系統

此次發射的星艦被稱之為最大且最強的，它主要體現在以下方面。

星艦系統的直徑9米，總高度約120米，這是歷史最高的運載火箭與飛船的組合體。其中作為第一級的超級重型助推器高70米，配備了33臺第二代“猛禽”發動機，這是世界并聯發動機最多的；作為第二級的星艦飛船高50米，配備了6臺第二代“猛禽”發動機，這是世界首次采用船箭一體設計。

其近地軌道運載能力約為150噸。如果不回收第一二級，“星艦”有效載荷運載能力可高達250噸到300噸。所以其運載能力是土星5號和新研制的“航天發射系統”的2到3倍，達到世界之最。

而且，星艦外殼采用與眾不同的不銹鋼薄板，目的是為了更便宜，如果用碳纖維材料造要花幾千萬美元，而用不銹鋼薄板只需花幾十萬美元；

星艦飛船可以在軌多次加注燃料，目的是使飛船能在太空中執行更長時間或更復雜的任務。

它的兩級都可以實現垂直降落回收、重復使用，這樣可大大降低成本。其中的超級重型助推器采用新穎的“筷子”回收，可省去箭體著陸支腿的重量和成本，也避免了支腿無法可靠展開和鎖定的潛在風險。但這對回收精度的要求極高，而且回收失敗的代價不僅僅是損失一枚芯一級，還可能搭上一座發射臺。

此次發射的星艦使用十分先進的火箭發動機——第二代“猛禽”，它是SpaceX為星艦火箭研發的一種新型液氧甲烷火箭發動機，具有很高的性能，能為星艦火箭提供巨大的推力。每一臺第二代“猛禽”推力達230噸，33臺同時點火，總推力可達7500噸，而星艦系統總重量為5000多噸。

第二代“猛禽”推力從第一代“猛禽”的185噸驟升至230噸，幾乎追平了藍色起源正在研制的BE-4發動機；它的預燃室可穩定工作在高達30兆帕的室壓下，超過俄制RD-180發動機的26.7兆帕。因此，性能十分優異。

并聯使用這么多臺發動機同時點火工作，是一項十分復雜的技術，會產生巨大高頻震動，容易影響到火箭本身；另外，由于發動機太多，所以也容易出現“縱向耦合振動”等一系列問題。

為此，SpaceX需要攻克發動機的布置、承力結構、熱防護、耦合振動等一系列技術難關。SpaceX已通過類似“獵鷹重型”首飛階段逐漸增加靜態點火發動機數量的方式，獲得了振動數據，并摸索了啟動時序，因而已基本解決這一技術難點，但還需要通過實際發射來檢驗。

對于一般火箭來說，首飛成功入軌便可“大功告成”，但對于“一箭打天下”的星艦來說，首飛成功只能算是“賽程過半”。此后，星艦的第二級還需面臨再入大氣層并成功著陸回收的挑戰。在再入大氣層的熱防護系統方面，星艦像航天飛機一樣在迎風面大面積覆蓋了防熱瓦。這是一個大考驗，因為航天飛機就曾因防熱瓦多次出現問題，并影響成本和發射周期。

假如接下來一切順利

星艦整個飛行過程將是這樣的：

第一級超級重型助推器（又叫B7）工作3分鐘，把星艦飛船（又叫BS24）送到預定軌道高度；升空8分鐘后受控在預定的墨西哥灣海域濺落；

與超級重型助推器分離后，第二級星艦飛船點火繼續加速，持續向東飛，進入大約26.36度赤道傾角的軌道級飛行狀態，飛越大西洋、非洲南部、印度洋、印尼群島、太平洋上空，盡可能避開大片陸地，到達200多公里的預定高度。

星艦飛過大半個地球后，進入重返大氣層階段，此時將演示星艦獨特的飛行姿態：腹部拍水式俯沖、神龍擺尾等高難度操作，最終在升空90分鐘后在夏威夷群島附近海域濺落。

如果按計劃，完成上述所有預定的飛行試驗任務，即完全成功。如果哪個環節出現了問題，只能算部分成功。馬斯克說成功的概率只有50%，不把發射臺炸毀就是成功，這是指部分成功，最多算及格吧。

如果首飛成功，預計星艦今年還會發射四次，用掉美國聯邦航空局（FAA）所要求的首年發射量上限，以便通過多次實戰來不斷試錯，累進經驗，快速打磨、迭代星艦系統，從而早日研制出成熟版星艦。據報道，美國今年計劃用星艦完成繞月旅游任務。

（作者系全國空間探測技術首席科學傳播專家）