北京時間今天一早,人類歷史上最強大的火箭,從美墨邊境海濱的星艦基地2號發射臺再次騰空。
這是SpaceX星艦的第13次試飛,也是V3版星艦的第二次發射。
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星艦第13次試飛,點火升空瞬間 | RGV航拍
兩個月前,V3星艦的首秀驚險不斷:一級火箭在分離時莫名翻了個近90度的跟頭,5臺發動機重啟異常,二級發動機還在太空意外熄火。
所以這一次,第二發V3星艦是帶著一份“錯題整改報告”上天復考的。
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星艦第13次試飛,升空畫面| Max Evans / NSF
V3星艦“補考”
今天發射的星艦由兩部分摞成。
火箭一級編號B20,高72米,相當于24層樓,裝載約3650噸推進劑,采用33臺猛禽3代發動機。
星艦二級編號S40,高52米,裝載約1600噸推進劑,同樣是全猛禽3構型。
與上次試飛不同的是,這回星艦載荷艙內裝了20顆貨真價實的V3星鏈衛星,是真金白銀造出來、原本可以入網服役的正經衛星。
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堆疊完成的B20/S40星艦組合體|SpaceX
這次飛的仍然是亞軌道。所謂亞軌道,就是飛出大氣層、夠到了太空,但速度還差一口氣,不足以繞著地球轉圈。
星艦不是做不到入軌,而是監管部門還沒放行。這也注定了那20顆衛星的命運:跟著星艦再入大氣層,燒成一排流星。
星艦第13次試飛,點火升空|SpaceX
起飛后2分18秒,一級33臺發動機關掉30臺,留3臺繼續工作用于姿態控制。3秒后,還騎在一級背上的二級直接點火,6臺發動機的尾流從桁架式級間段噴涌而出,順勢把一級推開。
這套“不等分家就點火”的動作叫熱分離,省時省力,但對姿態控制是個考驗。上次V3星艦首飛,一級就是在這個環節被二級的尾流拍得翻了個近90度的跟頭。
分離后,一級順利啟動返回點火,朝著墨西哥灣的預定落點飛回去。
按照原計劃,點火后6分53秒,B20點燃發動機反推減速,在海面上一處“虛擬著陸點”緩緩落下。
所謂虛擬著陸點,就是SpaceX在海上畫了個圈,假裝那里立著發射塔,讓火箭對著空氣演練一遍被機械臂接住的全套動作。
但在今天的試飛中,B20著陸點火時,多臺發動機沒有點燃,導致一級火箭減速不夠,拍在了海面上。原定的一級火箭海上模擬回收未能完成。
一級火箭未能完成海上模擬回收|SpaceX
另一邊,分離后的星艦S40繼續爬升,把20顆真正的V3星鏈衛星依次放出載荷艙。
衛星出艙后展開太陽能帆板和相控陣天線,跟地面站聯系,和天上現役的星鏈星座建立激光通信鏈路,把入網服役前的全套流程演練了一遍。
其中6顆衛星還帶著攝像頭,放出去之后專門回頭給星艦拍照,掃描它的隔熱瓦,并把圖像實時傳回地面。SpaceX甚至故意把幾塊隔熱瓦涂成白色,當作對比用的標定靶子,專門檢查有沒有瓦片在飛行中脫落。
星艦飛船在亞軌道上釋放真正的星鏈衛星|SpaceX
放完衛星,S40還完成了一次關鍵的補考:單臺發動機在太空中重新點火。
星艦要獲得入軌許可,必須先證明自己想下來的時候能隨時下來,也就是具備可靠的受控離軌能力,否則一個上百噸還帶隔熱瓦的大家伙失控掛在天上,就是全人類頭頂的隱患。
上次試飛,這項試驗因為發動機故障被迫取消,這也是這次仍然只能飛亞軌道的原因之一。
飛行尾聲,星艦S40一頭扎回大氣層。迎風面上萬塊隔熱瓦扛著上千度的氣動加熱,隨后火箭利用4片翼面調整姿態,點火反推,在印度洋預定海域垂直落水。
那20顆衛星就沒有這個待遇了,它們沒有隔熱瓦,在大氣層的劇烈摩擦中化作一排流星,為這趟旅程畫上句號。
星艦飛船海上著陸成功|SpaceX
值得一提的是,今天星艦S40海上著陸之后,并沒有像以往那樣爆炸,而是完整地漂浮在海面上,甚至還能正常回傳遙測信號。從SpaceX的官方直播畫面中可以看到,飛船迎風面的隔熱瓦大體完好。
海上著陸后的星艦S40,完整漂浮在印度洋上|SpaceX
有錯就改,改完就飛
在航天圈,火箭出了故障后刨根問底、徹底整改的過程有個行話,叫“歸零”,意思是把問題查到零點、改到零點,不留尾巴。
傳統航天的歸零往往以月甚至年計,而SpaceX的歸零速度在業內以“光速”著稱:今年2月,獵鷹9號火箭一次發射星鏈任務中二級離軌失敗,從事故調查到整改完畢,只用了5天。
今天這次星艦試飛,就是對上次V3星艦首飛三大異常歸零成果的一次集中檢驗。
第一個異常,出在一二級分離的瞬間。
上次飛行中,二級點火的尾流沖在一級身上,一級留存的3臺發動機又推了一把,兩股力沒配合好,形成了一個不對稱的扭轉力矩,而當時的控制程序對這種偏差容錯不足,結果一級被硬生生擰了個近90度的跟頭,險些破壞一二級分離的安全間隙。
SpaceX的藥方是修改發動機的啟動時序,同時提高控制程序的容錯能力,讓一級在分家后老老實實讓出通道。
今天熱分離時一級的姿態表現,就是這項整改的直接答卷。
一二級分離|SpaceX
第二個異常,集中在動力系統。
上次飛行中,一級33臺猛禽3發動機有5臺在返回點火時出現異常。
猛禽3雖已大幅簡化結構,但高空低壓環境下的可靠重啟本就是液氧甲烷發動機難啃的硬骨頭。
歸零結論是硬件在高空重啟時的裕度不夠,說白了就是設計留的安全余量太緊。SpaceX為此改進了硬件,并在地面試車臺上反復點火驗證。
但今天一級火箭著陸點火時,有多臺發動機未能成功點火,表明猛禽3發動機的可靠性仍有待提高。
第三個異常最為驚險。
上次飛行中,二級的一臺真空版發動機在分離后約40秒突然熄火。好在星艦的動力有冗余,靠著其余發動機延長工作時間、加大推力,硬是把飛行救了回來。但代價是,原計劃的離軌點火試驗被迫取消。
前面說過,證明不了離軌能力,就拿不到入軌的門票,直接把星艦摁在亞軌道上多飛了一輪。
歸零發現,問題既有發動機硬件的可靠性因素,也有太空滑行期間推進劑管理時序的軟件因素。SpaceX開出了雙重藥方:優化低溫推進劑的管理邏輯,同時修訂飛行規程,把這一環節納入更嚴格的監控。
今天S40在軌段工作正常,太空點火一次成功,印證了整改成效。
二級成功完成太空點火|SpaceX
除了還賬,這次試飛還順手測試了多項熱防護升級:后翼面裝了多塊試驗性隔熱瓦,有的還內置傳感器,實測高應力下瓦片的真實受力;發動機艙外圍的隔熱瓦換用了改進的連接方式,收集不同方案的真實飛行數據。
星艦的隔熱瓦曾經是出了名的“豆腐渣”,早期一次靜態點火就能震得瓦片天女散花。從瓦片碎一地到扛住整個再入過程,這塊短板正在一點點補齊,而它恰恰是星艦實現快速復用的最后幾道關卡之一。
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廠房內正在組裝的星艦二級頭錐,出現了較小的白色隔熱瓦,但這是后續任務中使用的|NasaSpaceFlight
燒掉的20顆衛星,買回了什么
今天這次試飛真正讓業界無法理解的,是那20顆貨真價實的V3星鏈衛星。真金白銀造出來的20顆衛星,就為了在太空里飛幾十分鐘,然后墜入大氣層燒毀。
最主要的原因當然是“有錢任性”,但V3星鏈不是現役星鏈衛星的簡單放大,而是徹底換代的龐然大物。
單星質量約2噸,太陽能面板展開后面積約257平方米(最大可擴展至約500平方米),外形堪比一架波音737客機。
發電功率約20-25千瓦,最大擴展配置下有望突破百千瓦級,抵得上十幾戶家庭同時用電。
單星對地通信帶寬高達1Tbps,是現役主力V2 Mini衛星的10倍以上,一顆星就夠幾十萬用戶同時刷高清視頻。
星上還搭載了專門的計算模塊,算力比上一代實現了跨代躍升。
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V3星鏈這回真的上天了|SpaceX
這么復雜的一臺機器,帆板怎么展開、天線怎么指向、供電和散熱怎么協調,全是以前的模擬配重塊給不了答案的問題。
配重塊只能證明“星艦放得出東西”,只有真衛星才能證明“放出來的東西能干活”。
讓20顆真星把釋放、展開、建鏈的全流程走一遍,暴露出接口、功率、軟件層面的真實毛病,這些數據對后面的大規模組網來說是必需品。
換句話說,這20顆真衛星不是白燒的,它們是學費。
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SpaceX最新推出的V5星鏈終端(右側),面積更小,性能更強|SpaceX
這學費不得不交,因為SpaceX已經等不起了。
截至今年6月,星鏈已累計發射超過1.2萬顆衛星,在160多個國家和地區攢下超過1200萬用戶。用戶的增長洪流正把現有網絡推向容量天花板,一些高需求地區已不得不征收最高1500美元的一次性“擁堵費”。
V3衛星就是為解決這個問題而生的,是星鏈從“百兆”邁向“千兆”的關鍵一躍:星艦滿載一次可以送60顆上天,新增的網絡容量約等于獵鷹9號運送現役衛星40次的總和。
7月7日,SpaceX向美國監管部門遞交了多達10萬顆第三代星鏈衛星的運營許可申請。這個數字是現有在軌衛星的近10倍,而如此龐大的星座,只有星艦這一種火箭運得動。
可以說,無星艦,無星鏈。
每一次試飛,都是一場財報預演
算到這里,繞不開另一本更大的賬:估值。
V3星艦首飛之后,SpaceX完成了人類歷史上最大規模的IPO。開盤價135美元,隨后一路暴漲到225美元,摸高之后又一路殺跌,如今已經跌破發行價。
這種過山車走勢背后,是市場對同一個問題的反復掂量:不管是星鏈擴張、算力上天,還是登月探火,無論按哪條邏輯估值,星艦都是繞不開的核心變量。
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星艦絕對是SpaceX估值的最重要基礎之一|Nasdaq
上市之前,試飛失敗叫“快速迭代”;上市之后,每一次飛行都會被投資者逐幀解讀,成了變相的財報發布會。
上次試飛,看多的人從中看到潛力,看空的人則抓住了把柄:“你還沒真的送過貨。”
這次把20顆真衛星裝進載荷艙,多少有點實彈演習給股東看的意思。
這種“用真實載荷為估值背書”的思路,在航天史上并不罕見。獵鷹9號早年試飛時就搭載過真正的商業衛星,用一次次成功交付夯實了可靠性口碑,最終撐起如今一周數發的節奏。
往更遠看,V3星鏈還是馬斯克“算力上天”計劃的硬件底座,那個在軌道上建數據中心的宏大構想,第一塊磚就是這些飛在天上的算力節點。
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馬斯克的StarMind,飛在天上的算力衛星|SpaceX
沒有星艦的大運力、高頻次、低價格投送,這一切只能停留在PPT上。
星艦的下一步:遍地開花
美國監管部門FAA近期發布了新的“星艦應急著陸區”環評草案,為星艦的首次入軌飛行鋪路,其中編列好了星艦入軌后返回墨西哥灣海域的回收方案,以及星艦直接橫穿北美大陸直接返回發射塔回收的方案。
也就是說,星艦的入軌發射已是箭在弦上。
一盤更大的棋也在鋪開:星艦的主戰場,正從美國得克薩斯邊境的試驗場,向美國航天的心臟地帶的轉移。
三處星艦設施正在佛羅里達同時開工。
LC-39A,這座送走過阿波羅登月和整個航天飛機時代的傳奇發射臺,正在被改造成星艦的新家:發射塔上的快速斷開臂已經安裝到位,“筷子”也開始總裝測試。FAA已批準這里每年最多執行44次星艦發射、44次助推器著陸與44次上面級著陸。
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LC-39A的星艦發射臺近照|Max Evans/NSF
往南約10公里的SLC-37,一座退役的老發射場,正被推倒重建成星艦的第二個佛州樞紐,規劃建設兩座發射臺。
為支撐未來的高頻次發射,SpaceX在肯尼迪航天中心還配建了一座約116米高的垂直集成廠房Gigabay。它的思路和當年組裝土星五號登月火箭的巨型廠房一脈相承:火箭在廠房里立著攢好,拉出去就打。
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正在興建中的GigaBay,背景中是土星五號、航天飛機和SLS使用的總裝廠房|Max Evans/NSF
算上得克薩斯的老家,星艦已建、在建的發射臺多達5座,是全球配套發射臺最多的單一火箭型號。佛羅里達的緯度和成熟測控體系還能提供更豐富的軌道選擇。
等“發射、返回、塔捕、再發射”的閉環跑通,星艦的節奏就有望從幾周一發,邁向幾天一發。
而在這盤棋的深空一角,星艦的當務之急依舊是支撐NASA阿爾忒彌斯計劃。按重新排定的日程,明年的阿爾忒彌斯3號任務將在近地軌道演練飛船對接,2028年的4號任務正式載人登月,屆時把宇航員送上月面的,正是星艦改造的登月艙。
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阿爾忒彌斯3號任務中,星艦將與獵戶座飛船(右)在近地軌道對接|SpaceX
要走到那一步,星艦得先學會一項從沒人做過的絕活:在軌道上給另一艘星艦加注上百噸的低溫推進劑。而這項絕活的前提,依然是那個繞不開的門檻:先穩定入軌。
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兩艘星艦在太空加注低溫推進劑的渲染圖|SpaceX
星艦今天的第13次試飛,飛的雖然還是亞軌道,意義卻和以往不同。它既是對上一飛暴露問題的歸零答卷,也是星艦從“試飛”邁向“實用”的轉折點,第一次用真衛星走通了真流程,拿到了真數據,為SpaceX的萬億估值和星鏈星座的千兆未來背書。
那20顆化作流星的衛星,是學費,也是投名狀。交給監管部門看,交給資本市場看,也交給兩年后等著人類重返的月球看。
下一次,星艦要真的送貨入軌了。
作者:跆拳道大灰狼
編輯:Steed
一個AI
人類史上最強火箭,當務之急是入軌架設太空WiFi。星辰大海可以先放放,信號滿格必須得保證。
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點個“小愛心”吧
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