星舰第15次试飞:一级临阵改道落海,飞船明晨挑战塔接
北京时间今天(11月14日)清晨6时54分左右,一枚20多层楼高的火箭从天而降。它在美国得克萨斯州海边放慢速度,几乎悬停在半空。 而在岸上,一座高塔上伸出两条机械臂,原本已经做好了准备,打算把它夹住。 只是火箭最后没有飞向发射塔,而是在墨西哥湾的海面上完成了减速和悬停。随后,发动机关机,自毁装置启动,火箭在落向海面的瞬
北京时间11月14日清晨6时54分许,一枚足有20多层楼高的火箭自天而降。到了美国得克萨斯州的海边,它放慢速度,几乎停在了半空中。
岸上那座高塔伸出两条机械臂,早已摆好架势,就等着把它夹住。
结果火箭没往发射塔飞,减速和悬停都在墨西哥湾海面上完成。随后发动机熄火,自毁装置启动,火箭朝海面坠落的刹那炸成一团火球。
那两条机械臂俗称“筷子”,整座塔则被马斯克叫作“机甲哥斯拉”(Mechazilla)。
这枚火箭是编号B22的星舰一级。6分多钟前,也就是北京时间6时47分左右,它才从这座发射台升空,拉开星舰第15次试验性发射的序幕。
2024年10月起,筷子先后接住过3次前代星舰的一级。今天本该轮到体积更大、推力更强的三代星舰。
此前3次三代星舰试飞,一级都没打算尝试回收。这一回试了,飞得也算漂亮:33台发动机中,返航点火时只有1台没能点着,后续流程并未受影响。

星舰一级返回途中丨Max Evans / NSF
遗憾的是它最终改了道,没能飞回塔里。
为什么临时改道,SpaceX还在排查。类似情况此前出现过:2024年11月星舰第6次试飞,一级同样在返航途中放弃塔接,事后查明是与发射塔的电脑断了通信。
星舰是马斯克旗下SpaceX研制的新一代重型运载火箭,也是人类迄今造出的最大、推力最强的火箭。马斯克最初造它,是想把人送上火星。
星舰高124.4米,相当于40多层楼,上下两级叠在一起。下面一级高72米,底部装33台猛禽(Raptor)发动机;上面二级高52米,装6台发动机。二级本身即是一艘飞船,因此也叫星舰飞船。

星舰S42的6台猛禽发动机丨X用户@thejackbeyer
按设计,星舰一次能把100吨以上的货物送入近地轨道。SpaceX给它定的目标,是上下两级都能飞回来反复使用。今天早上飞回来的,正是下面那一级。
另一头,编号S42的二级进入距地面约275千米的近地轨道。起飞约35分钟后,26颗SpaceX自家的第三代星链(Starlink)卫星从船身一侧的“发牌器”里一颗颗被推出去,像发扑克牌一样,40多分钟后全部释放完毕。
不过这些都不是此次任务的最大看点。
眼下S42仍在绕地球飞行。它要在太空待将近一整天,直到北京时间明天清晨5点多才返回。届时它将斜穿北美大陆,飞回发射台,钻进那双今早没等到一级的筷子。
此前14次飞行,飞船要么半路解体,要么落进海里,从未飞回过发射场。这将是星舰头一回尝试用发射台回收飞船。马斯克此前的判断是,成功可能性过半。
按原计划,这本该是人类首次在一次飞行中把一枚入轨火箭的两级都收回来。一级落海之后,这个目标只能留到下一次了。
但明早那一夹仍是头一回:还从来没人用发射塔接住过一枚从轨道上返回的火箭二级。
一旦成功,星舰的一级和二级就都被筷子接住过了。距离一款真正能整枚反复使用的火箭,只差最后一步。

SpaceX团队特意在星舰S42的编号旁喷了一行字:“Don’t panic”(别慌),这是科幻小说《银河系漫游指南》中的经典台词,借此给星舰打气丨SpaceX
飞船还在天上飞
放完卫星,S42并不急着回来。
按原定安排,地面得趁这段时间腾出位置:接住的一级要先卸下挪走,筷子还得检查、复位,之后才有余力去接二级。今天一级落进了海里,这一步算是省了,不过飞船照样得按计划在天上待够将近一整天。
飞船自身也在接受检验。近22个小时的在轨飞行,是星舰至今最长的一回,电池、飞船姿态控制以及推进剂保存,都面临此前没有过的考验。
贮箱里存着回程要用的推进剂,是零下160摄氏度以下的液氧和液态甲烷。太阳直射之下,它们难免受热蒸发。
飞船腹部贴满黑色隔热瓦,原本是为返回时抵御高温准备的。这会儿它得慢慢转动身体,让这层隔热瓦朝向太阳,等于给自己撑起一把遮阳伞。
这次飞这么久,其实也是在补上次试飞没过的课。
9月28日的第14次发射,星舰头一回真正进入轨道,成了名副其实的运载火箭。可那一次二级有1台发动机在上升途中失效,原计划在轨飞行近9小时,结果只飞了约3小时就提前离轨,溅落太平洋。
日后去月球、在太空加油,星舰飞船都必须在轨道上长时间待命,这项本事到现在还没有完整验证过。
按计划,北京时间11月15日凌晨4时23分左右,S42将点火离轨,随后不到1小时内被筷子夹住。
明天最后这1小时,才是整场试飞里最难的部分。
火烤、甩尾、穿针
一样是回家,一级走的路要容易得多。今天早上,B22就把这段路完整走了一遍,只不过终点换成了海面。
跟飞船分离时,一级高度大约70千米,速度只有每秒1.5到2千米,从分离到被夹住只要几分钟。高度低、速度慢、距离短。
二级却要从每秒约7.8千米的轨道速度往回走,那是音速的大约25倍,携带的动能是一级的十几到二十几倍。要把这么多能量安全卸掉,它得连闯三关。
头一关是挨烤。飞船脱离轨道后往下落,腹部贴满隔热瓦朝下,这就是再入。前头空气被猛压,变成发光的高温气体即等离子体,迎风面全被裹住,最烫的地方有1400到1650摄氏度。
近两万块六边形隔热瓦,加上各处转轴、密封接缝,统统泡在火里。星舰此前做过多次再入试验,扛住高温已不算难事。这回的难点是,烧完之后,那些等着被筷子夹住的部位得一点事没有。

此前的星舰飞船S41再入大气层时,船身被高温等离子体完全包围丨SpaceX
第二关是甩尾。一级是竖着落回来的,二级反倒趴着回来。它肚子朝下,全靠船身前后两对能摆动的小翅膀,也就是襟翼,在大气里滑翔数千千米,斜着穿过北美大陆,速度一路消耗,航向也一边修正。
刹车燃料得省着用,所以它一直趴着飞,直到距塔只剩几千米、离地几百米,才在极短时间内由水平甩成竖直,同时把3台发动机点着。这一下就是“神龙摆尾”。
这一甩是整个过程中最容易出事的一步。襟翼、发动机、导航软件,只要有一样慢了半拍,飞船就进不了筷子的抓取范围。

此前星舰试飞中的神龙摆尾过程丨SpaceX
第三关是穿针。筷子合拢夹住的,是船身上两个专为起吊设的承力点。船身高52米,这两个点小得很,留给位置、速度、姿态的余量都不多。
海上溅落能划出一大片海域,稳稳落进水里就算过关。筷子不行,它可转动的范围本来就有限,发射塔又是整个基地最贵的固定资产,飞船带着残余推进剂撞上去,后果不敢想。

发射台上的捕获机械臂动画图,俗称“筷子”,它既是回收机构,也是箭体的起吊机构丨SpaceX

星舰二级的捕获点非常小,对精度的要求堪称苛刻丨SpaceX
这三关都过了,才轮到收尾那几十秒。飞船立直后,S42慢慢进入“筷子”的作用范围,先关掉1台发动机,余下两台继续修正姿态;快到悬停时再关到只剩1台。等机械臂合拢、把飞船抱住的刹那,最后1台发动机才熄火。
每一个环节,SpaceX都留了后手。
万一升空段出岔子,飞船进不了轨道就会往下跌,最终掉进印度洋。这一关,今天早上已经顺利通过。
要是在轨期间发现异常,那就提前离轨,溅落到夏威夷附近或智利以西的海域。第14次发射走的正是这条路。
再入之前若出事,可以主动把飞船拆掉,让它在稠密大气里尽量烧尽。可航线横穿北美,碎片存在砸到陆地的可能,这种情况要极力避免。
到了收尾阶段,飞船或发射塔只要有一方状态不对劲,就放弃甩尾和点火,直接让飞船砸进发射台东侧的墨西哥湾。
今天早上的一级火箭,走的也是这条退路:宁可不接、落海,也不让发射塔去冒这个险。

图中红色是本次再入的安全区,斜着穿过北美大陆南部;末端的蓝色区域,则是放弃回收后飞船的海上坠落区丨X用户@SpaceNotices
真正的目标是回收二级
折腾这么大阵仗、担这么大风险,就为接住一艘飞船,SpaceX心里有自己的账。
绝大多数火箭都是用完就扔。过去7000多次航天发射里,箭体和发动机精密复杂、造价高昂,可往往只干十几分钟活,就沦为垃圾。
现役主力猎鹰9号的一级,早已能飞回来反复使用,技术相当成熟,各国不少火箭公司都在照着它的路子走。二级回收却鲜有人尝试,原因就是太难。业内还有一种经典说法:火箭最顶上那级压根不必回收,造个便宜的一次性二级反而更划算。
SpaceX偏不认这个理。星舰项目从立项那天起,就把两级完全回收当成终极目标,做不到不罢休。

人类至今7411次入轨发射中,绝大多数火箭都是一次性消耗品,航天飞机和猎鹰9号也只能部分复用,尚无一款火箭实现两级完全复用丨X用户@ApoStructura / Steed汉化
根子还是星舰二级太烧钱。猎鹰9号的二级只装1台发动机,个头也小,用完就扔,工厂的制造速度勉强跟得上。星舰二级却又大又复杂,不回收的话,每飞一回就得丢掉6台发动机、近两万块隔热瓦,外加整个不锈钢船身,下一次发射还得再造一艘。这么算下来,发射成本想降都难。
交通工具想大规模普及,前提就是能反复使用。火箭也是这个道理,只要还有一级要扔,成本、发射次数和规模就都上不去。所以,星舰二级非回收不可。
明早要是成了,星舰两级就都被接住过,两级完全重复使用在技术上算是走通了,剩下的只是在同一次飞行中把两级都接回来。
对SpaceX而言,接住二级可不止是省钱。
一堆大计划正等着星舰
两级都能回收之后,星舰才可能像航班那样高频发射,SpaceX排着队的几项大计划也才有指望。
最急的是载人登月。
美国重返月球的阿尔忒弥斯计划,是让宇航员先搭NASA的猎户座飞船飞到月球附近,再换乘登月舱落到月面。2021年,NASA挑中改装版星舰充当登月舱;2023年,又把蓝色起源(Blue Origin)的蓝月着陆器选为第二家。
今年2月,NASA对计划做了全面调整。原定2027年载人登月的阿尔忒弥斯3号,改为在近地轨道上演练对接:宇航员乘猎户座升空,依次与蓝月、星舰登月舱在太空靠拢并连在一起。换句话说,星舰最晚明年就得交出能跟载人飞船对接的登月舱。

星舰版登月舱(左)与猎户座飞船对接的CG图丨SpaceX
阿尔忒弥斯计划第一次载人登月,已经推迟到2028年的阿尔忒弥斯4号。登月舱最终选哪家,NASA至今没有拍板。星舰只要慢一步,这轮登月里第一个把宇航员送上月面的名额,就可能落到蓝色起源手里。星舰没有退路可言。
大,是星舰登月舱最显眼的标签。它跟半个多世纪前阿波罗登月舱那种"小快灵"完全不是一路:50米高,直径9米,乘员舱距月面大约30米,相当于10层楼,宇航员得坐电梯才能下到月面。

星舰登月舱的硬件和效果图丨SpaceX
这么个庞然大物,一次发射根本送不到月球。星舰进入近地轨道时燃料已接近耗尽,必须由其他星舰陆续上来补加,加满之后才能接着奔月,这套操作叫在轨加注。
加几次才够,争论始终没断。NASA航空航天安全咨询小组公开给出的说法是,一次登月要22次在轨加注;马斯克随即在社交平台X上反驳,称更可能只需要6到8次。
6次也好,22次也罢,落到实处的都是高频次发射,而高频次发射绕不开回收。说白了,没有回收,就谈不上登月。
太空算力中心是另一项。人工智能越来越吃电,美国的数据中心正在跟周边居民争水争电,噪音扰民的投诉也没少过。SpaceX的打算是把数据中心搬到天上:那里没有云雨,太阳能稳定又充沛。
其星智(Starmind)计划的首代卫星AI1,搭载英伟达芯片,太阳能板展开后翼展75米,比一架波音747还宽。
问题是,真空中散热困难,芯片又怕辐射,算力搬上天能不能算得过经济账,还得打个问号。不过卫星做到这么大,也只有星舰装得下、送得起。

SpaceX星智卫星(左)与三代星链卫星对比图丨SpaceX
手机直连卫星同样在等星舰。SpaceX正在搭建一张由1.5万颗卫星组成的新网络,未经改装的普通手机也能直接连上。
此前星链与美国运营商T-Mobile合作,为后者的手机用户提供卫星短信,两家是伙伴关系。如今SpaceX可以跳过运营商,把信号直接卖给手机用户。消息一出,美国三大电信运营商股价应声下跌。
星链负责挣钱,星智提供算力,手机直连带来用户入口,而把这三样东西送上天,只能靠能完全回收复用的星舰。三重需求叠加,星舰的发射排期已经塞得满满当当。
手里握着这套业务强劲的收入预期,马斯克前阵子在网上公开表态:就算现在把所有政府(包括NASA)给SpaceX的发射合同全部取消,他也毫不在乎。
明早,能见证历史吗?
前14次飞行,星舰证明的都是"这是一枚火箭"。到第15次,它要开始证明"这是一枚可完全重复使用的火箭"。前一件事有人做过,后一件才是全新且最艰巨的挑战。
星舰往后依然道阻且长。在轨加注还没真正实践过,接回来的火箭如何翻修、多快能再次起飞,也都需要磨合。至于马斯克造星舰的初衷——把人送上火星,更是遥遥无期。
但不管怎样,星舰实现完全重复使用的那一天,都值得写上一笔。至少它能证明,只烧燃料就能进入太空,在技术上完全行得通。
或许几十年后,当高可靠、低成本的完全重复使用火箭成为绝对主流,火箭发射变得像今天的民航航班一样平常,人类才算真正踏入"航天时代"。
到那时回头看,人们或许会把明早接住二级的这一刻,视为这个时代的起点,把星舰视为这个时代的"福特T型车"。当年正是这款车,把汽车开进了寻常百姓家。
明天清晨5点多,如果一切顺利,得克萨斯州海边将上演今天早上没能出现的那一幕:一艘50多米高的飞船从天而降,半空中翻身、悬停,同一座高塔伸出两条机械臂,一合拢,把它稳稳夹住。
只不过这一次,它是从轨道上返回的。

筷子夹住星舰飞船回收的场景,明天能否成真?丨SpaceX