542天星舰试射5次，为了省钱马斯克用了多少黑科技？

前两天robotaxi发布引来大家一顿嘲讽，没想到刚隔了2天，马斯克的星舰成功发射，再次证明了他在火箭发射上的遥遥领先。

想必大家都看过这第五次试飞的高光时刻——筷子接火箭的场景，乍一看和火箭发射倒放差不多。

SpaceX在当地时间10月13日上午8点25分，位于得克萨斯州的星港发射场，对星舰进行了第5次试飞。这次试飞的主要目标是验证超重型助推器的返回和重复使用能力——从结果上来看目标成功完成。

大家都知道，星舰系统最重要的一个目标，就是实现火箭的重复发射，也就是尽可能地降低火箭发射的成本。

之前火箭回收的方案其实已经相对成熟了，比如可以借助起落架直立降落猎鹰9号，在2020年已经安全着陆23次，但马斯克觉得这种方案成本还是太高。

两种回收方式比较

想要火箭飞得远载货量大，那就尽可能减少除了燃料外的重量，猎鹰的回收支架太重了。

沃尔特在《马斯克传》中写道：

马斯克问：“我们为什么不能试着用塔架捕获火箭呢？”他指的是在发射台上固定火箭的那座塔架。马斯克已经想出用它来堆叠火箭的办法：塔架上有一组机械臂，可以抓取第一级助推器，将它放在发射架上，再抓取第二级航天器，将它放在助推器上。现在他提出建议：当助推器返回地球时，这些机械臂也可以用来接住它。

当一个粉丝问他为什么不直接用起落架时，马斯克回答：“起落架当然可以，但最好的零部件就是没有零部件。”

这次接住推进器的塔，马斯克称为“金属哥斯拉（Mechazilla）”，塔身高度达到了121米，顶部拥有两个巨大的金属手臂，被SpaceX叫做“筷子”，可以用来接住火箭助推器。

用“金属哥斯拉”来形容再合适不过了，因为它要接住的是个大家伙——星舰Super Heavy助推器。

Super Heavy是星舰系统的第一级，高度为69米，直径为9米，空重200吨，满载重3600吨，是有史以来最大最强大的火箭一级。

不但重，降落距离也高。发射后，在大约70公里的高度，星舰与助推器分离，并分别返回陆地。

这个方案就好比用手抱住从天上掉下来的电线杆子，有一个失误就会造成灾难。

马斯克在火箭发射上，采取了一种叫“炸了就炸了”的设计方式，具体来说：迅速制成火箭和发动机原型，进行测试，炸毁，修改，再次尝试，直到最后做出能用的东西。

快速推进，把试验品炸掉，然后重复这一过程。

一切的目标都是为了降低成本这一个终极目标，像用“筷子”夹火箭只是众多惊险验证中的一个，我们不妨回顾一下，前四次发射都实现了什么目标。

从2023年4月20日星舰首次试射，到2024年10月13日，短短1年半的时间，星舰共试飞了5次，最短的一次间隔只有84天（第3—4试射）。

第1次试飞（2023年4月20日）

验证火箭结构设计合理性

第一次试飞也是星舰系统的首次完整飞行，目标是验证星舰及其超重型火箭助推器的设计合理性，说人话：

咱们设计的火箭首先得飞起来再说。

这次试飞结果不尽人意。

火箭发射也遵守最基本的物理规律：力大砖飞，发动机越多，飞得越远。星舰的助推器一共密密麻麻地安装了33台猛禽发动机，是目前人类并联发动机数量最多的火箭。

发动机一多，会带来振动、结构、散热、可靠性等一系列问题，因此一般火箭都避免并联如此多的发动机，但马斯克却知难而上，然后就爆炸了。

发射初期，33台猛禽发动机点火，其中大部分成功工作，火箭顺利飞离发射台。然而，发射过程中有6台发动机相继失效，这导致火箭失去部分控制。虽然火箭在升空4分钟后达到约39千米的高度，但由于失控，系统在安全机制启动下引发火箭解体。

第2次试飞（2023年11月18日）

验证改进措施的可行性

炸了就炸了，第二次不炸就好。在第一次试飞后的改进措施实施后，第二次试飞旨在验证这些调整是否有效。此次发射的主要亮点是33台猛禽发动机的成功点火，说明发动机的并联控制已经取得进展。

除了发动机正常运作外，第二次试飞还验证了级间热分离技术——星舰飞船与助推器还未分离时就点燃其发动机，废气从新的排气系统中排出。然后，飞船才会与“超级重型”助推器分离。

我们应该都看过阿波罗火箭发射的动画，火箭推进都是一级一级泾渭分明，等上一个火箭助推器彻底分离后，下一个助推器才启动。但星舰却要在还未完全分离时就启动。

第二级星舰飞船在尚未与第一级超重型火箭分离前就开始启动三台真空猛禽点火，而不是像之前设计的一二级分离后才点火，无疑这是星舰第二飞过程中最危险的。非常考验热分离环的热防护能力、结构应力、冲击波承受力。

与传统的火箭分离技术相比，热分离技术可以减少分离时火箭的速度损失。

其意义在于，能用更少的燃料把火箭推进太空，也就意味着火箭有更大的空间运载其它物品，这一指标被称做“入轨载”，据称这一设计可提高10%的入轨载。

好在，热分离成功进行，星舰没有在这一步爆炸，在回收时候才进行烟花秀。

第3次试飞（2024年3月14日）

验证星舰入轨能力

第三次试飞旨在进一步验证星舰的轨道飞行能力。这次发射的关键在于超重型助推器的成功热分离，并尝试了返回点火。然而，由于姿态控制失误，助推器在返回阶段未能成功软着陆，最终坠海。

虽说最后还是失败了，但起码从太空绕了一圈回到了地球。

星舰在成功热分离后顺利进入预定轨道，并进行了多个重要技术演示，包括有效载荷舱门的开启与关闭测试、推进剂转移演示，以及再入大气层的部分验证。然而，在任务后期的离轨点火操作中，系统出现问题，星舰未能成功完成整个任务，最后通过自毁程序销毁。

第3次试飞基本上解决了星舰发射问题，接下来考虑的就是如何回收。

第4次试飞（2024年6月6日）

展现星舰回收能力

第四次试飞的重点是验证星舰和超重型助推器的回收能力，先别管能不能接住，安全回来再说。

星舰发射几分钟后，火箭助推器成功在墨西哥湾软着陆，这也是SpaceX首次将助推器完好无损地回收。

而星舰在绕地球半圈后，成功重返大气层并在印度洋着陆。

在航天领域，“软着陆”指的是航天器通过专门减速装置，如降落伞、推进器或大气层摩擦等，逐渐减速，最终以较小的速度安全着陆到地球或其他星球表面的过程。

对于其他火箭来说，软着陆就是自由落体得慢一点，准一点，别把火箭里的航天员摔伤了，设备摔坏了。而对于SpaceX的星舰来说，不但要慢，还要精准控制，毕竟要精准地挂在火箭发射塔上。

星舰通过前后翼面与发动机的协同操作，顺利完成了落水前的翻转机动和着陆燃烧，并最终在印度洋上实现了软着陆。

这次试飞标志着星舰的飞行和回收系统进入了新的成熟阶段。

第5次试飞

然后就是这一次，不光能安全落地，还能落在指定的架子上。

马斯克的星舰系统的最终目标是将人类送上火星，从目前试射情况看下来，感觉用不了几年就能去火星打工了。但实际上，影响最大的还是在商业航空领域。

星舰的“筷子回收术”并不是单纯拿来炫技，真正的目的是回收再利用助推器，削减成本，把星舰发展成星际大巴车。

当发射成本降低后，无论是商业卫星、航天旅行都将成为可能。在今年3月5日，政府工作报告中还将商业航天看作新增长引擎。

不知道星舰的广告位多少钱一个，炸了能不能退钱。

本文来自微信公众号：新硅NewGeek （ID：XinguiNewgeek），作者：董道力，编辑：张泽一