来源：中国航天报

沉寂半年多后，北京时间5月23日6时30分，美国SpaceX公司的V3版“星舰”首飞。这是“星舰”第12次发射，也是今年首次试飞。

V3版“星舰”首飞

本次“星舰”升空后，第一级33台发动机中的1台异常关机，但凭借充足的推力冗余正常工作，直到与第二级分离。不过，第一级在返回过程中遭遇尴尬，多台发动机重启失败，最终失控坠海。第二级点火不久，也遭遇1台发动机异常关机，剩余5台发动机通过延长工作时间，完成主要任务，顺利释放20颗模拟星链卫星和2颗改造版。但为了安全起见，第二级取消了离轨点火试验，调整亚轨道后，再入大气层。最终，第二级通过“神龙摆尾”机动，调整姿态，利用2台发动机成功完成反推减速，精准溅落在预定海域，受控炸毁。可以说，尽管V3版“星舰”表现出一些不足之处，特别是猛禽3发动机仍需改进，但这次较顺利地完成了整个试飞流程，热防护结构等方面的改进措施也通过了考验。

焕然一新试飞求稳

本次试飞是V3版“星舰”首秀，两级整体、发动机、热防护结构等全面更新，并启用全新的2号“星舰”发射台。考虑到大量技术革新必然会带来不可预知的风险，SpaceX公司为V3版“星舰”安排了相当稳健的试飞项目，发射轨迹、时序等与之前V2版“星舰”基本一致，而且第一级不用发射塔机械臂捕获回收，计划缓缓溅落海面。

换个角度看V3版“星舰”起飞

虽然发射时序未变，但猛禽3发动机的推力更大，助力V3版“星舰”升空更快，最大动压点明显前移。同时，之前临时设置的热分离环被集成到第一级，因此“星舰”不会再有抛热分离环的步骤。

早期“星舰”（左）与V3版“星舰”（右）第一级尾段

本次使用的“星舰”第一级编号B19，高72米，装载3650吨推进剂，最显著的变化是换装33台猛禽3发动机。这款发动机利用3D打印技术等实现简化结构，导致“星舰”尾段安装的发动机外观几乎“裸奔”。

SpaceX公司宣称，每台海平面版猛禽3发动机推力增加20吨，成功减重100公斤，配合其他结构和护罩减重，全箭动力系统总共减重超过40吨。

第二级编号S39，也是首艘V3版星舰飞船，高52米，装载1600吨推进剂，换装了3台海平面版和3台真空版猛禽3发动机，尾段结构同样大幅简化。凭借减重增推等一系列改进措施，在全面回收状态下，V3版“星舰”的近地轨道运力理论上将从V2版的35吨增加到100吨。

另外，在第二级释放22颗模拟卫星的过程中，升级型驱动器明显提高了释放速度，距离实用化更近一步。第二级还展示了2组共4个被动对接口，将用于后续2枚“星舰”第二级测试“太空加油”。

从不同视角看“星舰”第二级释放模拟卫星

为了充分检验防热结构，V3版“星舰”故意拆除了部分第二级隔热瓦，以便利用高温气流，检验“空白处”相邻的隔热瓦性能状态。最终，热防护结构帮助第二级顺利通过大气层考验，软着陆于预定海域。可以说，“星舰”的隔热瓦进步显著，日趋成熟。

如何加大冗余更高效

V3版“星舰”的众多升级措施可以归纳为3个方面：增加推力，减轻“死重”，叠加冗余。前两项可以直接提升运力，增大冗余则是为“星舰”后续入轨部署载荷乃至更加雄心勃勃的任务“保驾护航”。

V3版“星舰”加速飞天

当然，各种改进措施并非全都“一帆风顺”。比如，V3版“星舰”取消了第一级的甲烷内贮箱，改为比猎鹰9火箭还要粗的巨型隧道管，“兼职”甲烷输送管、内贮箱和箭体受力支撑结构。之前测试中，“星舰”包括内贮箱在内的推进剂输送系统设计不成熟，直接导致第一级回收失败。而本次发射中，巨型隧道管也没能保障第一级发动机可靠地重启，估计后续仍需进一步改进。

V3版“星舰”第一级发动机点火特写

为了提升第一级回收过程中的气动效率，V3版“星舰”将原本的4片栅格舵取消了1片，同时3片新版栅格舵的面积增加50%，强度提高，安装位置优化调整。计算下来，舵面总重量进一步降低。而且，栅格舵的驱动器全部改成内藏式，即隐藏在推进剂贮箱内部，以便减阻防热。经过调整后，第一级的机械臂捕获回收点与栅格舵完成整合。

V3版“星舰”第二级也改动不小，头部贮箱被真空夹套全部覆盖，提升隔热性能。SpaceX公司还特意引入了负责第二级在轨滑行期间的低温推进剂管理系统，理论上支持48小时在轨飞行。第二级的姿态控制系统也进行优化，后翼面原本的两个驱动器升级为一个三电机综合驱动器。另外，隔热瓦重新设计，减少粘贴连接，尽可能改用机械固定，有助于降低重量和成本。

V3版“星舰”的舵面和防热瓦再次优化迭代

除以上外观改进外，V3版“星舰”再次重新规划航电系统，尽量提升可靠性和冗余性。按设计，60个定制航电模块实现了分布式故障隔离，不会因局部故障“连累”全箭失控。传感器和导航系统围绕着高精度自主飞行的目标进行升级，进一步提高任务各阶段和复杂环境中的可靠性。第二级还增设了用于微重力环境中测量推进剂液位的传感器，将为后续“太空加油”试验提供准确监测数据。

令外界惊喜的是，V3版“星舰”的摄像头全面升级，可以提供50个视角，观察这个庞然大物在天地往返中的一举一动。为此，全箭优化了“星链”天线的安装位置，天地通信更可靠，数据传输速率高达480兆比特/秒。

多个大项目望眼欲穿

V3版“星舰”的首秀可圈可点，但暴露出新一代发动机和结构设计仍需优化。换句话说，“星舰”想要尽快投送大量载荷入轨、全面回收复用降成本、高频次发射以支持重大任务，还需克服更多挑战。特别是SpaceX公司上市进入倒计时，“星舰”能否早日服役、满足多个大项目的要求，显得极为重要。

V3版“星舰”第二级损失一台发动机

一方面，“星链”的全球终端用户已超过1000万，且仍在爆发式增长。但目前由猎鹰9火箭组网发射的星链星座逐渐“不堪重负”，大批早期卫星陆续降轨、退役。SpaceX公司迫切期盼“星舰”大量部署通信容量显著扩大的V3版星链卫星和新一代直连手机卫星，满足不断膨胀的各类用户需求。

至于近期热度惊人的100万颗算力卫星远景计划，实践可行性和总成本在很大程度上依赖航天运力大幅提升，“星舰”似乎责无旁贷。

另一方面，今年美国“阿尔忒弥斯计划”大幅调整，暂定于2027年末在近地轨道上开展“阿尔忒弥斯-3”任务，重点检验猎户座载人飞船与1～2款商业载人登月舱交会对接，为2028年载人登月目标打好基础。作为美国宇航局选定的“头号种子”，在“星舰”第二级基础上研制的载人登月舱如果迟迟无法试飞，大规模低温推进剂在轨加注试验也不断推迟，有可能会迫使美国载人登月任务延误，或者更换载人登月舱。

猎户座飞船与SpaceX公司的载人登月舱对接效果图

另外，SpaceX公司还提出了部署地月空间通信星座、航班化月球货运服务、建设月球基地甚至月球城市等远景规划，同样依赖“星舰”推动项目落地。

SpaceX公司将于6月上市，预计融资不低于800亿美元，总估值高达1.75万亿～2万亿美元。外界发现，支撑这个惊人估值的几大业务基础——算力上天、“星链”扩张、登月探火等均离不开“星舰”。

因此，V3版“星舰”首飞已不仅是一款重型火箭技术性试飞，该型号成败以及后续“星舰”迭代升级，很可能会深刻影响未来全球航天发展格局，值得SpaceX公司加倍努力。