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一枚去年底炸过助推器、今年 4 月又炸过发动机的火箭,要进行首飞了

一枚去年底炸过助推器、今年 4 月又炸过发动机的火箭,要进行首飞了


@Steed 的围脖:北京时间 5 月 21 日,一枚去年底炸过助推器、今年 4 月又炸过发动机的火箭,要进行首飞了。

这枚火箭是 SpaceX 的星舰 V3,人类有史以来建造的最大、推力最强的运载火箭。33 台新一代猛禽 3 发动机同时点火,产生约 8165 吨推力,比上一代星舰 V2 再强 10%。推力增长带来了运载能力的跳跃:星舰 V3 的近地轨道运力从 V2 的 35 吨直接拉到 100 吨。

100 吨是什么概念?国际空间站早期的核心舱段之一,俄罗斯的 “曙光” 号功能货舱,发射重量约 20 吨。星舰 V3 一次能把五个 “曙光” 送上去。过去需要五次发射才能完成的任务,现在一次搞定。发射次数减少意味着成本骤降,而成本骤降意味着过去 “太贵所以不做” 的太空任务会变成 “可以算算账” 的太空任务。

为了扛住更大的推力和更重的载荷,SpaceX 重新设计了助推器尾段的燃料输送管路,让 33 台发动机能更快地同步点火。发动机安装区的隔热结构也做了升级,把燃料管线、供电和计算机系统更紧凑地集成在一起。

但运力翻三倍只是故事的一半。另一半是 SpaceX 想让这枚火箭像航班一样频繁飞行,目标是每年发射数千次。要做到这一点,就要求火箭每飞一次回来,不用大修,即可复用。

星舰用一种叫 “热分离” 的方式完成上下两级脱离:上面级发动机点火时,下面的助推器还没完全熄火。V2 的做法是在两级之间加一个一次性防护结构挡住火焰,每飞一次就扔一个。V3 把这套防护系统直接做进了助推器本体,不再有一次性部件损耗。

栅格翼的变化更直观:从四片减到三片,但每片大了 50%,结构强度也大幅增加。这些像格子窗一样的翅膀负责在助推器返回时精确调整姿态,引导它飞回发射塔被机械臂夹住。翼面更大、更结实,意味着姿态控制能力更强,也更耐造。

上面级同样为反复使用做了简化:减少暴露在外的部件,精简燃料管理和姿态控制系统。两级加起来约 60 个定制航电单元把电池、变频器和高压配电整合成单一模块,峰值供电能力达到 9 兆瓦。系统越简单,坏的概率越低,修的时间越短。

但星舰 V3 最大胆的设计不在地面,在轨道上。

它是 SpaceX 为验证大规模在轨加油而打造的火箭。上面级背风侧装了四个对接导引结构和推进剂输送接头,两艘星舰可以在轨道上对接,把一艘的燃料灌进另一艘。为了让零下一两百度的液态燃料在失重环境下乖乖待着不乱飘,SpaceX 加装了专门的低温推进剂管理系统和射频液位传感器,用于在微重力下精确测量罐里还剩多少燃料。而这种规模的在轨加油,是从没有航天公司在实际飞行中验证过的技术。

在轨加油为什么重要?因为火箭飞到近地轨道时,燃料已经烧掉大半。如果能在轨道上加满油再出发,就能带着重载飞往月球甚至更远。NASA 的阿尔忒弥斯登月计划正指望星舰的改型上面级充当载人着陆器,而着陆器要从近地轨道飞到月球,必须先在轨加油。没有在轨加油能力,美国重返月球的时间表就是空谈。

这就是 5 月 21 日这次发射的分量:它不只是一枚新火箭的首飞测试,它是在轨加油、高频复用、百吨级运力这整条技术路线的起点。这条路线走通,太空运输的经济模型将被彻底改写。

当然,它也有可能炸。星舰 V2 从首飞到基本可靠,连炸了好几次才磨合出来,V3 的技术跨度比 V2 大得多。SpaceX 说问题都解决了。发射窗口从美东时间 5 月 20 日下午 6 点半(北京时间 21 日早上 6 点半)打开,届时将由现实给出答案。

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图一:2026 年 5 月 11 日,SpaceX 为星舰第 12 次试飞完成了一次发射演练,图源:SpaceX


图二:艺术构想图:星舰加油船(下)在近地轨道向星舰燃料储存船(上)输送推进剂,图源:SpaceX via NASA

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