星舰第15次试飞:一级临阵改道落海,飞船明晨挑战首次塔接
这一次,他要从太空抓回一艘飞船。
北京时间11月14日清晨6时54分左右,一枚足有20多层楼高的火箭从天上落下来。在美国得克萨斯州的海边,它放慢速度,差不多悬停在了半空中。
岸上一座高塔伸出两条机械臂,早早就摆好了架势,准备把火箭夹住。
可火箭最终没往发射塔飞,减速和悬停都在墨西哥湾海面上完成。紧接着发动机关机,自毁装置启动,火箭朝海面坠落的瞬间炸成一团火球。
那两条机械臂,俗称“筷子”;整座塔,马斯克叫它“机甲哥斯拉”(Mechazilla)。
落海的这枚火箭是编号B22的星舰一级。6分多钟前,北京时间6时47分左右,它刚从这座发射台升空,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。今天原本该轮到更大更强的三代星舰。
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,飞得也还算漂亮:33台发动机中,返航点火时只有1台没点着,后续流程没受影响。

星舰一级返回途中丨Max Evans / NSF
遗憾的是,它最后改了道,没能飞回塔里。
为什么临时改道,SpaceX还在排查。类似情况以前也发生过:2024年11月星舰第6次试飞,一级同样在返航途中放弃了塔接,事后查明,是和发射塔的电脑失去了通信。
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。马斯克造它,最初的目的是把人送上火星。
星舰高124.4米,相当于40多层楼,上下两级叠在一起。下面的一级高72米,底部装着33台猛禽(Raptor)发动机;上面的二级高52米,装着6台发动机。二级本身就是一艘飞船,所以也叫星舰飞船。

星舰S42的6台猛禽发动机丨X用户@thejackbeyer
SpaceX 的设计指标是:星舰单次可将 100 吨以上货物送入近地轨道。两级都能返回并重复使用,是这家公司给它定下的目标。而今早完成返回的,是下面那一级。
另一边,编号S42的二级进入了距地面约275千米的近地轨道。起飞后35分钟左右,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,跟发扑克牌似的,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。
此刻S42还在绕地球飞行。它要在太空待上将近一整天,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,钻进那双今天早上没等到一级的筷子里。
前 14 次飞行中,飞船不是中途解体,就是坠入海中,从未回到发射场。用发射台把飞船收回来,星舰此前没有试过,这将是头一回。马斯克早先的说法是,成功几率超过一半。
按原计划,这本该是人类第一次在一次飞行中,把一枚入轨火箭的两级都收回来。一级落海后,这个目标只能留到下一次了。
但明早这一夹仍是头一回:从来没有人用发射塔接住过一枚从轨道上回来的火箭二级。
如果成功,星舰的一级和二级就都被筷子接住过了。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,这段时间地面得腾出位置: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。今天一级落到了海里,这道工序省掉了,不过飞船依旧要在天上待满将近一整天。
近22个小时的在轨飞行,是星舰到目前为止最长的一次。电池扛不扛得住、飞船朝向怎么控制、推进剂能不能存住,这几件事都面临以前没有过的考验。
回程要用的推进剂还留在贮箱里,是零下160摄氏度以下的液氧和液态甲烷,太阳直晒之下,难免受热蒸发。飞船腹部贴满黑色隔热瓦,原本是给返回时扛高温用的;眼下它得慢慢转动身体,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,也是在补上次试飞没过的那一课。9月28日的第14次发射,星舰第一次真正进入轨道,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,溅落在太平洋。
往后要去月球、要在太空加油,星舰飞船都得在轨道上长时间待命。这个本事,至今还没有完整验证过。
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啃的部分。
火烤、甩尾、穿针
同样是回家,一级走的路要轻松得多。今天早上B22把这段路完整走了一遍,只不过终点换成了海面。
与飞船分离时,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。
二级就不一样了,它得从每秒约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。要把这么大的能量安全卸掉,它得连闯三关。
先是火烤这一关。飞船离开轨道后重返大气层,也就是再入,姿态是腹部朝下,隔热瓦那面迎着气流。空气被猛压,温度飙升,变成发光的高温等离子体,把迎风面整个包住,最热的地方在1400到1650摄氏度。
近两万块六边形隔热瓦,加上各处的转轴和密封接缝,全在这团火焰里泡着。星舰此前已经多次做过再入试验,扛住高温不成问题。真正的考验在烤完之后:那些等着被筷子夹住的部件,必须一点损伤都没有。

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
接着是甩尾。一级回来时是竖着的,二级却是趴着回来。它腹部朝下,靠船身前后的两对可摆动小翅膀——襟翼,在大气里滑翔数千千米,斜着穿过北美大陆,一边减速一边调整航向。
刹车燃料要省着用,所以它一直保持趴着的姿态,直到距塔只剩几千米、离地只有几百米,才在极短时间里从水平甩成竖直,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
最后是穿针。筷子合拢卡住的,是船身上两个专门用于起吊的承力点。船身高52米,这两个点却小得很,位置、速度、姿态上能留的误差都很有限。
海上溅落可以圈出一大片海域,落得平稳就算成功。筷子没这个余地,它能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
前面三关都过了,就剩最后几十秒。S42立直身子,慢慢滑进筷子能夹到的范围,先关掉1台发动机,靠剩下两台微调位置。快到悬停时只剩1台在工作。筷子一合拢,把飞船抱住的刹那,最后1台发动机熄火。
这些步骤,SpaceX每一步都留了后手。
升空途中要是出岔子,飞船还没入轨就往下掉,最终落点是印度洋。这一关今天早上已经顺利通过。
在轨阶段发现毛病,就提前离轨,掉进美国夏威夷附近或者智利以西的海里。第14次发射走的就是这条路。
再入之前出问题,还能主动让飞船解体,尽量在大气层里烧干净。可它的飞行路线横穿北美,残骸存在砸到陆地的可能,这一点要极力避免。
进入最后阶段,飞船或发射塔只要有一方状态不对,甩尾和点火就都取消,飞船直接砸进发射台东边的墨西哥湾。
今早的一级用的也是这套退路:宁可不塔接、落进海里,也不拿发射塔去赌。

红色是这次再入的安全区,斜着穿过北美大陆南部;末端那块蓝色,是取消回收后的海上坠落区丨X用户@SpaceNotices
真正的目标是把二级收回来
费这么大劲、冒这么大风险去接一艘飞船,SpaceX心里有自己的账。
火箭基本都是一次性用品。过去7000多次航天发射里,绝大多数箭体和发动机既精密又昂贵,干十几分钟活就被当垃圾丢了。
猎鹰9号是SpaceX现在的主力。它的一级早就能飞回来反复用,技术相当成熟,各国不少火箭公司都在照着它的路子做。二级回收却没什么人碰,太难了。业内还有一种经典说法:火箭最上面那一级压根不用回收,造个便宜的一次性二级更划算。
SpaceX偏不这么看。星舰项目从立项那天起,盯的就是两级全部回收,不做到不罢休。

人类至今7411次入轨发射,绝大多数火箭用完就扔,航天飞机和猎鹰9号也只是部分复用,还没有哪款火箭实现两级完全复用丨X用户@ApoStructura / Steed汉化
根子在于星舰的二级太贵。猎鹰9号二级只装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。星舰二级又大又复杂,不回收的话,每飞一次就得扔掉6台发动机、近两万块隔热瓦,外加整个不锈钢船身,下次发射还得再造一艘。这么一来,发射成本很难继续往下压。
交通工具想大规模普及,前提是能反复用。火箭同理,只要还有一级要扔,成本、次数和规模就都上不去。所以星舰的二级非回收不可。
明早要是成了,星舰的两级就都被接住过,两级完全重复使用在技术上就算走通了,剩下的只是在同一次飞行里把两级都接回来。
对SpaceX而言,接住二级还有省钱之外的考虑。
一堆大计划排着队等星舰
两级都能回收之后,星舰就能像航班那样频繁发射,SpaceX的好几项大计划也才谈得上有指望。
最急的是载人登月。
美国重返月球的工程叫阿尔忒弥斯计划。宇航员先搭NASA的猎户座飞船飞到月球附近,再换登月舱下到月面。2021年,NASA挑中改装版星舰当登月舱。2023年,NASA又选定蓝色起源(Blue Origin)的蓝月着陆器作第二家。
今年2月,NASA把计划整个调了一遍。原定2027年载人登月的阿尔忒弥斯3号,改为在近地轨道上练对接:宇航员坐猎户座升空,依次和蓝月、星舰登月舱在太空里靠拢、连起来。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后到2028年的阿尔忒弥斯4号,登月舱最终花落谁家,NASA尚未拍板。星舰只要稍有延误,这轮登月里第一个把宇航员送到月面的名头,就可能落到蓝色起源手里。对星舰来说,已经没有退路。
星舰登月舱最打眼的地方就是大。它跟半个多世纪前阿波罗登月舱那种“小快灵”完全不沾边:高50米,直径9米,乘员舱距月面约30米,相当于10层楼,宇航员得乘电梯才能下到月面。相关硬件和效果图展示丨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所剩无几,必须由其他星舰陆续前来补加,加满之后才能奔月,这套操作叫在轨加注。具体要加几回,争论始终没断:NASA航空航天安全咨询小组公开称,一次登月需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6到8次。
无论取哪个数,都躲不开高频次发射,而高频次发射又绕不过回收。说白了,没有回收,就谈不上登月。
另一块业务是太空算力中心。人工智能越来越费电,美国的数据中心正在跟周边居民争水争电,还因噪音被投诉。SpaceX打算把数据中心挪到天上去,那里没有云雨,太阳能稳定又充足。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,算力搬上天能否算得过经济账,仍要打个问号。可这么大的卫星,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,而把这三样送上天,只能靠可完全回收复用的星舰。三重需求叠加,星舰的发射档期已被塞得满满当当。
手里攥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:就算现在把包括NASA在内所有政府授予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,星舰都在证明“这是一枚火箭”;第15次,它要开始证明“这是一枚可完全重复使用的火箭”。前者前人做过,后者才是全新且最艰巨的挑战。
星舰往后的路依然难走。在轨加注尚未真正实践,接回来的火箭如何翻修、多快能再次起飞,都还要磨合。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记上一笔,至少它能证明:只烧燃料就能进入太空,技术上完全行得通。
也许几十年后,当高可靠、低成本的完全复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,人类才算真正迈入“航天时代”。到那时回头看,人们或许会把明早接住二级的那一刻视为这个时代的起点,把星舰比作这个时代的“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早没能出现的那一幕:一艘50多米高的飞船从天而降,在半空中翻身、悬停,同一座高塔探出两条机械臂,一合拢,把它稳稳夹住。只不过这一回,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