星舰全五次发射的分析与总结（上）

星舰全五次发射的分析与总结（上）

SpaceX的星舰计划是当前最引人注目的航天项目之一。自2023年4月首次发射以来，星舰已经经历了五次重要的飞行测试。每次发射都带来了新的突破，同时也暴露了一些技术挑战。本文将对星舰的五次发射进行全面回顾，分析其技术特点、实验目标、完成情况以及每次发射的改进之处。

星舰技术方案介绍

星舰（Starship）是SpaceX开发的下一代完全可重复使用运载火箭系统，由超重助推器（Super Heavy Booster）和星舰飞船（Starship）两部分组成。其设计目标是实现两级完全可重复使用，即火箭的一级和二级都能回收再利用，这与猎鹰9号火箭仅一级可回收的设计有本质区别。

星舰总体方案示意图

星舰的主要技术特点包括：

1. 全复用设计：目标是实现像飞机一样的完全重复使用，大幅降低发射成本。
2. 不锈钢材料：采用不锈钢作为箭体材料，相比碳纤维成本更低，热防护性能更好。
3. 创新回收方式：一级通过机械臂原位回收，二级通过尾翼气动减速和发动机摆动实现垂直着陆。

第五次发射实况

北京时间2024年10月13日晚8:25，SpaceX在美国得克萨斯州的星港（Starbase）发射场进行了星舰的第五次综合飞行测试（IFT-4）。这次发射取得了重大突破：

• 成功实现级间分离和热分离环分离
• 一级通过“筷子”机械臂实现原位回收
• 二级成功实现海上受控溅落

第五次发射实拍

星舰首次试飞（2023年4月20日，超重B7+星舰S24）

这是星舰的首次轨道飞行测试，虽然最终在起飞约4分钟后意外解体，但仍然达到了39公里的最大高度，为后续改进提供了宝贵数据。

实验目标

• 全面收集火箭、发动机、计算机和地面系统性能数据
• 测试结果用于设计模型改进

发射流程

• 原计划于4月17日发射，因助推器增压系统问题推迟
• 最终于4月21日21:33从博卡奇卡的星基地轨道发射台-1（OLP-1）起飞
• 起飞后33台猛禽发动机中有多达6台出现故障
• 在T+00:03:59因飞行终止系统指令发生爆炸

发射分析

• 动力系统可靠性：多台发动机连续出现异常，显示动力系统可靠性有待提高
• 地面设施保护：发射台未加装喷水降噪系统，导致发射台和周边设施受损

星舰第二次发射（2023年11月18日，超重B9+星舰S25）

这次发射虽然最终因超重助推级“快速计划外解体”而失败，但实现了多个重要目标，包括一级33台发动机全程持续工作、热分离方案成功等。

首次发射后的改进措施

• 级间分离：改用热分离技术
• 发动机控制：改用电动推力矢量控制系统
• 热防护：提高发动机舱热防护性能
• 发射台：增加喷水降噪系统
• 其他改进：包括助推器“脊骨”、推力圆盘、栅格舵等

实验目标

• 验证新的级间热分离技术
• 实现超重助推级水上着陆，星舰飞船海上受控溅落

发射流程

• 采用B9超重助推级和S25星舰飞船级
• 11月18日7:03从博卡奇卡星基地发射
• 超重助推级33台发动机全部点火并持续工作
• 成功实现热分离，但随后助推级发生故障解体
• 星舰飞船级触发自毁系统

发射分析

• 成功方面：33台发动机全部点亮，热分离成功，飞船级发动机点火
• 问题：隔热瓦脱落，一级二次启动时机不当导致管路问题

未完待续

本文将分为上下两部分，下一部分将继续回顾星舰的第三次和第四次发射，并对整个星舰计划的发展进行总结和展望。