星舰全五次发射的分析与总结（下）

四、星舰第三次发射（2024年3月14日，超重B10+星舰S28）

2024年3月14日，在SpaceX成立22周年纪念日当天，星城基地迎来了超重-星舰的第三次综合飞行测试。此次试飞中超重B10/星舰S28组合体按计划进行了飞行，虽然未能实现全部试验目标，但较前两次试飞有了显著的进步，首次达到了入轨速度，飞船级在轨进行了有效载荷舱门的开关试验和推进剂转移试验。

4.1 第二次发射后的改进措施

在超重-星舰的第二次轨道试飞（2023年11月18日）中，超重助推级在中央13台发动机进行返回燃烧后，多台发动机异常，引发了助推级的快速计划外解体。最可能的根本原因被确定为向发动机供应液氧的过滤器堵塞，导致发动机氧化剂涡轮泵入口压力损失，最终导致一台发动机发生故障，并引发了助推级爆炸。而星舰飞船级在飞行大约七分钟后，按计划排出多余的液氧推进剂。当液氧排气口启动时，星舰后部发生泄漏，导致随后的火灾，并切断了星舰飞行计算机之间的通信。随后自主飞行安全系统启动飞行终止程序，导致星舰解体。

针对上述故障，以及从试飞中获得的数据，SpaceX对超重-星舰进行了大量升级。

1.地面保障区域的燃料罐区经过重新设计，增加了更多的卧式储罐，使推进剂加注速度明显提高，从约97分钟缩短至约45分钟。

2.超重助推级重新设计贮箱共底：B10采用了新的贮箱共底设计，顶部更加平滑。

新款共用圆顶

3.采用发动机舱分隔板：SpaceX设计制造了最新的发动机舱分隔板，用于外圈发动机防止相邻发动机爆炸对其造成影响，由不锈钢制造而成，内部有波浪隔板。

4.星舰飞船级

与S25相比，S28有相当重大的升级，SpaceX对S28进行了硬件改造，以减少泄漏、提高防火性能，并改进与推进剂排气口相关的操作，以提高可靠性。同时，也将星舰飞船级的猛禽发动机的液压转向系统改为全电动系统，这消除了潜在的易燃源。

5.其他改进

（1）有效载荷舱门：S28的内部结构发生了相当大的变化，其中主要变化之一与有效载荷舱门有关。现在，舱门的开口周围有非常大的双层板，而S25的舱门周围只有少量的纵梁，而且一旦密封起来，最终就没有任何加固了。该设计首次出现在S27上，并通过S24.2样机进行了验证。舱门的周边还添加了9块飞行前可拆卸的锁定板，防止舱门在锁定板就位时打开。此外，S28的有效载荷门的密封装置不同于以往。飞船船侧增设密封件，更新后的门上的软木材料已被不锈钢取代。

载荷舱门变化

（2）更大的PEZ分配器支架：S28内安装的PEZ分配器支架作为星链卫星的容纳和部署机构，其高度比此前版本的有大幅增加。

（3）增加星链终端：在星舰头锥的背风侧安装了4个星链终端，取代了过去与有效载荷舱舱口集成的单个终端。这可能会让星舰在飞行过程中与现有的无线电天线一起拥有更稳定的连接。

（4）电动推力矢量控制：S28是第一艘配备电动推力矢量控制（TVC）系统进行测试的星舰飞船级。这项改进让发动机上的液压执行机构替换为了电动执行机构，并剔除了箭体两侧的液压系统，降低重量和复杂度，并增加了冗余。此前，B9超重助推级已经改用电动执行机构，B10同样采用。

（5）排气口和分流器：在鼻锥上方，为头部小贮箱的2个排气口安装了分流器，可将排放气体向下分流，可能用作姿态控制推进器或推进剂沉底推力器。而液氧贮箱原来配有分流器的2个排气口已被完全删除。

新增排气口

（6）头部氧箱输送管重新设计：在头部氧箱输送管的底部，扩展部分经过了重新设计，现在更长并且具有圆形边缘。

液氧输送管变化

（7）发动机舱内的液氧排气口：在裙边的下侧，添加了3个可插入液氧贮箱的新排气口。它们的倾斜位置可能表明它们可以充当某种姿态控制推进器。

（8）热保护系统：S28的隔热瓦有明显变化，第一个变化就在鼻锥上。边缘的隔热瓦拼接形状进行了调整，边缘线条更加平坦。SpaceX也对襟翼隔热瓦进行了更改，减少了微小不规则瓦片的数量，开放间隙的总体数量也有所减少。

隔热瓦边缘变得更加平直

（9）增加液氧贮箱内部纵梁：在液氧贮箱下部，添加了24根内部纵梁柱，以提升箭体的结构强度。

4.2 实验目标

此次试飞的飞行路径设计与前两次有所不同，前两次飞行要求星舰飞船级在升空约90分钟后于夏威夷附近的太平洋溅落。而此次星舰飞船级则将飞行65分钟后于印度洋溅落，预定飞行时序见表6。本次计划在在轨状态下，对三种技术进行测试，包括：

1）测试有效载荷舱门的开启和关闭；

2）验证头部贮箱到主贮箱的推进剂转移；

3）尝试发动机在轨重启。

其中在轨推进剂转移是为了演示SpaceX负责研究的低温推进剂传输技术，该技术将用于星舰载人月球着陆器。测试中，SpaceX将把推进剂从星舰内的头部小贮箱转移到其主贮箱，为未来执行深空任务时将推进剂从加油船转移到星舰飞船打下基础。

第三次试飞发射轨迹

4.3 发射流程

表4 超重-星舰第三次试飞试验时序

2023年11月第二次试飞失败后，马斯克曾计划在2024年1月进行第三次试飞，但由于对第二次试飞调查和重新获得美国联邦航空管理局（FAA）飞行许可证的进度问题，最终试飞时间定于3月14日。而FAA的飞行许可证在发射前一天才发布。

发射当天，由于有船舶进入近海限制水域，导致发射推迟了近一个半小时。SpaceX在倒计时期间没有报告任何技术问题。最终超重B10/星舰S28组合体于美国东部时间2024年3月14日上午9点25分（北京时间2024年3月14日21点25分）从星基地升空。

上升过程中，B10的33台猛禽发动机正常启动，起飞后2分49秒，一二级进行了热分离，此时火箭高度72千米，速度为5662千米/小时。随后，B10进行了返回点火和着陆点火，试图在墨西哥湾垂直返回海上溅落，但B10在着陆点火过程中未按计划时间启动发动机，SpaceX遥测画面显示B10以超过1000千米/小时的速度砸入水中。

B10以超过1000千米/小时的速度砸入水中之前的临终影像

一二级分离后，星舰S28的6台发动机继续工作。起飞8分21秒后，S28的3台真空型猛禽发动机关机，8分35秒3台海平面型发动机关机，S28以约7.36千米/秒的速度在150千米高度入轨，有推测其入轨轨道为－50×234千米。之后，S28进入滑行阶段，并开展相关试验。

在S28滑行阶段，SpaceX开展了有效载荷舱门开关试验和在轨推进剂转移演示验证，推进剂从飞行器内的头部小贮箱转移到主贮箱，但公司总裁肖特韦尔表示，推进剂转移试验的结果有待确认。SpaceX原计划在起飞后约40分钟对星舰上的单台猛禽发动机进行短暂的重启，以验证发动机在轨重启能力，但由于滑行期间飞行器的滚动速率过高，最终没有进行该测试。

载荷舱舱门开启

起飞后约41分40秒，SpaceX表示开始准备再入，S28高度约为145千米。起飞后约44分45秒，S28的襟翼开始摆动，飞行高度约为116千米，同时画面上明显伴有掉落物。在此后的再入过程中，S28保持腹部（铺设有防热瓦的一面）向下，在约87千米高度达到最大速度，约为7.43千米/秒，遥测画面中明显看到防热瓦因高速飞行与大气摩擦升温，出现等离子体场，同时也能发现少量几块防热瓦已经脱落的情况。当S28下落到76千米高度（起飞后约48分37秒）时，星链传回的实时画面中断，仅有NASA的跟踪与数据中继卫星系统（TDRS）传回的高度、速度等遥测数据。当S28下落到65千米高度（起飞后约49分40秒）时，所有遥测数据中断。大约15分钟后，SpaceX宣布S28已经失联。推测可能已经解体。

S28再入大气层时的影像

4.4 发射分析

（一）持续快速迭代，新技术验证和应用成效显著

SpaceX利用不到一年的时间，完成3枚超重-星舰的发射，并在本次试验中成功入轨。此次飞行试验不仅再次对第0级、多发动机并联、级间热分离等关键技术进行了验证。同时还对新技术进行测试，尤其是头部贮箱到主贮箱的推进剂转移，初步验证了在轨加注技术，对未来重复使用运载火箭的能力拓展具有重要意义，对于大规模、常态化的空间探索活动具有深远影响。最后，本次发射过程中，SpaceX充分利用星链的通信能力传回了清晰的箭上实时画面，获取了更多数据，为超重-星舰快速迭代提供了重要基础。

（二）热防护方案仍待进一步优化

超重-星舰作为一个复杂的系统，通过本次试验暴露出了诸多问题。一方面，超重助推级在返回过程中，姿态稳定性较差，栅格舵有明显的大范围调整动作，而且反推发动机未按预定时间点火启动，未能充分减速，导致超重助推级以过大速度撞落水面。另一方面，直播画面显示S28防热瓦在上升过程中出现脱落现象，再入画面也能明显发现脱落的部位。尽管不锈钢材料相比铝合金材料能够承受更高的极限温度（超过800℃），但星舰再入极限温度可以达到1350℃。在防热瓦脱落的情况下，星舰可能出现类似哥伦比亚号航天飞机返回时因热流穿透热防护系统导致结构失效的情况。在星舰的迎风面有18000多枚类似的防热瓦，如何确保如此庞大数量的瓦片的可靠性和工艺一致性是未来SpaceX需要攻克的难题之一。

五、星舰第四次发射（2024年6月6日，超重B11和星舰S29）

美国东部时间2024年6月6日上午8:50，SpaceX在德克萨斯州星基地的轨道发射台利用超重B11和星舰S29原型机进行了超重-星舰的第四次综合飞行测试。尽管助推级在上升过程和返回过程中各有1台发动机异常，星舰飞船级隔热瓦仍然有脱落现象，前襟翼在返回过程中部分被烧穿，但大部分的实验目标都已完成，标志着超重-星舰的研制实现了又一个新的重要里程碑。

5.1 第三次发射后的改进措施

2024年3月14日，超重-星舰进行了第三次综合飞行测试，与第二次一样，第三次也实现了火箭的两级分离。同时，这次测试中星舰首次从太空重返大气层、飞船有效载荷舱门首次在太空中打开和关闭，并成功完成了推进剂转移演示。这为星舰在轨推进剂转移提供了宝贵的数据，这将使NASA阿尔忒弥斯计划下的载人重返月球等任务成为可能。但试验中仍然暴露了一些关键问题。SpaceX针对这些问题对超重-星舰进行了升级改造。

1.针对超重助推级着陆点火时发动机提前关机

在第三次发射中，超重助推级在返回过程中进行着陆点火时，本应由13台发动机提供动力，但其中6台发动机已在此前返回点火中故障关机，而在剩余的7台发动机中，仅有2台确定成功实现了点火。最终，超重助推级在墨西哥湾上空约462米的高度失去联系，当时着陆点火推力低于预期，而此时任务执行时间不到7分钟。

针对上述情况，SpaceX对超重助推级的氧气贮箱内将进行了硬件改进，以进一步提高推进剂过滤能力。SpaceX还添加了新的硬件和软件，以提高猛禽发动机在着陆条件下启动的可靠性。

2.针对星舰飞船级返回期间不受控滚转

星舰飞船级在IFT-3中的主要问题在于再入返回期间缺乏姿态控制，表现为不受控滚转，使星舰箭体（包括有热防护的迎风面和无热防护的背风面）承受的热量比预期的要大得多。

SpaceX认为，造成星舰意外滚转最可能的原因是负责滚动控制的阀门堵塞，最终导致姿态控制部分丧失。为了解决姿态控制问题，已在S29的PEZ分配器舱门下方增加了新的侧滚控制推力器。以改善姿态控制冗余，并升级硬件以提高抗堵塞能力。

增加的rcs

3.针对星舰飞船级防热瓦脱落

在第三次飞行期间，星舰S28上出现了明显的隔热瓦脱落现象。为了改善该问题，SpaceX采取了多项措施，包括：①更换了特定区域（如鼻锥顶端、外部纵梁）的隔热瓦粘合剂，将原来使用的含有氮化硼的蓝色导热粘合剂更换为红色粘合剂；②增加防热瓦的附着力，对部分不锈钢表面进行了打磨；③投入大量人力进行检查，确保星舰S29的瓦片安装正确，其中重点关注的是襟翼表面；④减少防热瓦中的水平接缝数量，箭体上较小瓦片的过渡已移至后部现有的截面焊缝，从而消除了中部液氧贮箱上的接缝。

隔热瓦粘合剂变化

4.箭体结构加强

为了避免飞行过程中箭体结构发生破坏，多个部位都进行了补强。

增加加强筋

增加加固焊条

增加加固板

栅格舵增加支撑结构

5.发射时序和流程做出调整，增加抛弃热分离环流程

本次发射的时序和流程做出了很多调整，同时spacex将抛掉在超重助推级上的热分离环。以减少飞行最后阶段超重助推级的质量。

流程变化

5.2 实验目标

第四次测试重点从超重-星舰的“入轨能力”转至“返回和重复使用能力”。主要目标包括：超重助推级着陆点火，并瞄准海上“虚拟发射塔”的精准软着陆；星舰飞船级经受住再入时的“高温状态”（超过1400℃），并实现受控海上溅落。

为了收集飞船再入过程中的热防护性能，SpaceX对多种热防护方案进行测试，并通过传感器来观察这些位置的温度变化。包括：在星舰底部附近铺设了1块较薄的防热瓦；完全移除了2块防热瓦让不锈钢箭体暴露在环境中；还测试了一些备用的热保护方案。

5.3 发射流程

表5 超重-星舰第四次试飞试验时序

美国东部时间6月6日上午8:50（北京时间6月6日20:50）超重-星舰点燃一级全部33台发动机从星基地起飞，比计划起飞时间推迟50分钟。此外，在起飞4秒后，外圈一台发动机异常关机，但未影响火箭飞行；起飞后约59秒，通过最大动压（MaxQ）；起飞后约2分53秒，星舰飞船级6台发动机启动，同时一二级分离。

一二级热分离瞬间

超重助推级与星舰飞船级分离后，进行姿态翻转，调整飞行方向。起飞后约2分57秒后，超重助推级重启中心13台发动机，进入返回点火（boostback）阶段，朝墨西哥湾（发射场方向）飞行。起飞后约3分56秒，超重助推级返回发动机关机，返回点火结束。起飞后约3分48秒，助推级抛掉热分离环，以减轻助推级着陆质量。在助推级下降的最后阶段，起飞后约7分09秒，重新启动中心13台发动机进行着陆点火，但仅有12台启动，中圈1台发动机未能启动。起飞后约7分15秒，12台发动机反推将助推级速度降低至190千米/小时后，中圈9台发动机关机，仅保留中心3台发动机工作，进一步精确调整助推级速度。直播画面显示，在起飞7分27秒，超重助推级最小速度达到9千米/秒后，中心3台发动机分1台和2台先后关闭，助推级垂直溅落海面后倾倒。

抛弃热分离环瞬间

星舰飞船方面，起飞后约8分37秒，星舰发动机关机，速度为26498千米/小时（约21.6马赫），高度150千米。入轨的轨道参数为远地点为213千米，近地点为－10千米，倾角26.5度。

起飞后约49分钟，星舰开始受控再入大气，遥测数据显示速度26460千米/小时，高度78千米。起飞后约51分29秒，发射指挥人员呼号表示星舰达到温度峰值，画面显示高度68千米，速度25166千米/小时。起飞后约54分39秒，发射指挥人员呼号表示开始冷却发动机，为着陆点火准备，高度64千米。起飞后约54分54秒，星舰度过了温度峰值区，高度63千米，随后大气密度增加，动压开始大幅提升。起飞后约57分23秒，在高温、动压的作用下，前襟翼出现明显热防护瓦剥离和结构损坏，并导致摄像头被散落物遮挡。起飞后约61分48秒，星舰经历最大动压，高度38千米，速度5644千米/小时。起飞后约65分30秒，星舰在2千米高度，达到约368千米/小时的终端速度（高于预计的200千米/小时），开始进行翻转机动，并在10秒后着陆点火，从水平姿态调整为垂直姿态，画面遥测数据显示最低速度降至2千米/秒，实现软着陆，溅落海上并倾倒。

星舰襟翼严重烧蚀受损

摄像头被遮挡

5.4 发射分析

（一）多发动机并联方案的故障重构能力得到验证

虽然超重-星舰首飞任务中，在出现多台发动机故障关机的情况下，仍能继续飞行，但最终爆炸解体，未能充分验证其故障重构能力。在本次任务中，两次出现单台发动机故障关机的情况下，仍达成了飞行任务的主要目标，真正意义上实现故障重构能力的验证，证明“小推力、多并联”的路径具备可行性和鲁棒性。首先，在上升阶段，超重助推级33台发动机中的1台在起飞后约4秒关机，并未对飞行造成显著影响。飞行时序中大多数事件出现滞后的情况，可能与发动机关机后的推力损失有关。其次，在助推级着陆点火期间，13台发动机中的1台未能启动，但也成功实现“软着陆”，以9千米/小时的低速溅落海上。

（二）重要部位热防护瓦是后续迭代改进的关键点

本次试验最突出的问题可能在于星舰右前襟翼热防护瓦受损之后，导致不锈钢结构部分损坏，尽管襟翼在最终着陆阶段仍能进行机动，但显然不可能重复使用。星舰飞船从78千米高度再入到海上溅落的过程大约17分钟，期间最高温度约为1430摄氏度，峰值温度持续约3分半，之后又会经历高动压的载荷环境。襟翼与机身铰链连接部分有明显缝隙，尽管SpaceX已经进行一定程度的“密封”，但显然还不足承受高温、高压的工作环境。马斯克表示“在多架（星舰）飞船级上持续迭代不同方案是解决问题的关键路径”，并提出新版星舰的前襟翼会更靠近背风面。此外，马斯克也强调不锈钢结构应对再入高温的突出性能，并将进一步完善SX300合金，使其能够承受更高的温度。

六、星舰第五次发射（2024年10月13日，超重B12+星舰S30）

2024年10月13日，SpaceX成功执行了超重-星舰第五次综合飞行试验，首次尝试“筷子”捕获超重助推级回收并取得成功，星舰飞船级海上溅落达到了预期的十米级精度，试验目标均已达成，此次任务标志着超重-星舰向完全、快速可重复使用迈出坚实的一步。

6.1 第四次发射后的改进措施

1.升级隔热瓦

由于S29的隔热瓦在IFT-4飞行中出现问题，SpaceX将S30上的几乎所有瓦片都换成了新型隔热瓦。隔热瓦的材料组成、构造方式以及内部结构均发生了改变。马斯克称SpaceX技术人员花费了12000多个小时完成这项工作，该隔热瓦的强度将增加一倍。全箭18000片隔热瓦，总重约10.5吨。在此基础上还增加了新的烧蚀材料，应用于受热影响最严重的区域，固定在隔热瓦下方。

新型隔热瓦

2.天线位置和形状改变

原鼻锥上的小六角形天线被取消，改为有效载荷门下方的一个大六角形天线。部分位置星链天线也进行了修改。

3.新增排气口

4.发动机防热层：包裹在发动机防护罩底部的黑色材料已被移除，取而代之的是防护罩上闪亮的钢边

5.发射中止系统（FTS）：在靠近液态甲烷传输管的侧向支撑附近增加了FTS，可能是为了加强系统性能，以便在回收试验出现意外的情况下保证地面的安全；

6.推进剂贮箱：可能会有额外的推进剂燃料箱，为着陆增加额外的氧气。总共9个，分3组。这项措施首先在B15上发现，B12可能也采用了该设计；

7.稳定点纵梁：两个稳定点均添加了6个新纵梁，两侧各有3个，并被涂上了黑漆，有猜测，这种设计是为了在首次回收测试中检验一级与机械臂或塔架的碰撞情况。

本次发射为了实现一级火箭通过”筷子“机械臂的回收，对”筷子“机械臂和塔架也做出了大量修改。

8.”筷子“增加侧向缓冲吸能块

SpaceX在四飞后使用了试验版超重贮箱B14.1配合筷子完成了多次回收测试，测试过程中筷子到达指定位置后，由于惯性持续振荡，与B14.1发生了多次剐蹭和碰撞，导致B14.1在测试过程中被损坏，舱壁出现纵向裂缝。SpaceX因此在筷子内侧滑动接触区域安装了金属吸能盒，以减少机械臂对箭体的损伤。

9.”筷子“增加缓冲边条顶升油缸

筷子采用了六根气弹簧可升降750mm的缓冲横梁安装于筷子顶部用于对火箭垂直冲击进行缓冲，测试期间发现左右侧横梁升降时容易产生倾斜，并且单根主动控制升降气缸举升缓冲横梁能力有限，额外增加了一个顶升气缸。

10.更换筷子回转油缸

四飞后短时间内，SpaceX就更换了左右抱臂回转用的伸缩油缸，以提升筷子的回转能力。

11.筷子结构加强：SpaceX对筷子所有焊接区域进行了打磨，并且补焊了X型加强筋。

6.2 实验目标

SpaceX在2024年8月初就表示，星舰已做好五飞的技术准备。然而，发射需要获得美国联邦航空管理局（FAA）的批准。而FAA在9月表示，预计11月底才能够批准第五次发射任务。但SpaceX通过向国会申诉，并持续推进五飞射前准备工作，给FAA施加压力，最终FAA在10月12日授予飞行许可。

此次试验的主要目标包括两个方面：一是首次尝试超重助推级原位返回发射场，利用发射塔架上的“筷子”机械臂对其进行捕捉回收；二是再次实现星舰飞船级的再入，完成着陆点火和翻转机动，在印度洋目标海域挑战10米级精准软着陆。

6.3 发射流程

表6 超重-星舰第五次试飞试验时序

美国中部时间2024年10月13日7:25（北京时间2024年10月13日20:25），第五枚超重-星舰试飞箭从博卡奇卡星基地1号轨道发射/集成塔起飞。

1、上升段

起飞后，一级33台发动机全程正常工作；
起飞后约59秒，箭体通过最大动压（Max-Q）；
起飞后2分36秒，一级按预定程序关闭30台猛禽发动机，只保留3台中心发动机继续工作；
起飞后约2分41秒，二级6台发动机启动，一、二级热分离，此时高度约为70千米，速度为5235千米/小时。

2、一级返回

起飞后约2分45秒，一级与二级分离后，进行姿态翻转调整飞行方向，同时重启中圈10台猛禽发动机，进行返回点火，朝向博卡奇卡的发射场方向飞行。此时高度为72千米，速度为5170千米/小时；
起飞后约3分31秒，一级中圈10台猛禽发动机关机，10台中圈发动机工作时长约46秒。此时高度为93千米，速度为1742千米/小时；
起飞后约3分41秒，一级中心3台猛禽发动机关机，3台中心发动机在分离后工作时长约60秒。此时高度为95千米，速度为1900千米/小时；
起飞后约3分49秒，发射指挥人员呼号表示发射塔的状态允许一级返回进行回收。此次在飞行的前3分钟，SpaceX对一级和发射塔架进行数千项检查，以确认满足数以千计的安全标准，此后一级才能被确认可进行回收试验，并由发射指挥人员手动发出操作指令，否则就将默认进入着陆点火并在墨西哥海湾进行海上溅落；
起飞后约5分10秒，直播人员表示确认发送了一级返回发射塔架回收的指令；
起飞后约6分29秒，一级相继启动中心3台和中圈10台猛禽发动机，进行着陆点火（Landing Burn），高度约1～2千米，速度为1261千米/小时，略高于声速；
起飞后约6分37秒，一级中圈10台猛禽发动机关机，仅保留中心3台发动机工作，中圈10台工作时长约7秒。此时高度小于1千米，速度为247千米/小时；
起飞后6分48秒，在3台中心发动机反推控制下，一级以约60千米/小时的速度进入发射塔架的“筷子”之间，高度约200米；
起飞后6分55秒，一级悬停于“筷子”机械臂之间，机械臂通过两侧着陆导轨上的插槽与一级栅格舵下方两个承载点对齐，并将其接住。

一级回收瞬间

一级栅格舵下方的承载点（左）被“筷子”接住（右）

3、二级飞行和再入返回

二级点火启动后与一级分离，6台发动机开始长时间工作。

起飞后约7分59秒，二级3台真空型猛禽发动机关机；
起飞后约8分27秒，3台海平面型发动机关机，二级开始滑行，高度最高达到212千米，绕行地球近半圈；
起飞后约47分44秒，发射指挥人员呼号表示进入85千米高度，二级襟翼开始进行气动控制，速度为26732千米/小时（马赫数约为21.8）；
起飞后约48分58秒，发射指挥人员呼号表示二级开始进入强加热阶段，高度75千米，速度26432千米/小时（马赫数约为21.6）；
起飞后约52分53秒，发射指挥人员呼号表示二级经历的强加热阶段已经过半，高度69千米，速度22991千米/小时（马赫数约为18.8）；
起飞后约54分3秒，发射指挥人员呼号表示，进行发动机预冷；
起飞后约56分52秒，发射指挥人员呼号表示，强加热阶段即将结束，并进入高动压阶段，高度58千米，速度17692千米/小时（马赫数约为14.5）；
起飞后约1小时40秒，发射指挥人员呼号表示二级正在经历最大动压，高度42千米，速度7918千米/小时（马赫数约为6.5）；此时，星舰S30表面出现比较严重的热烧蚀，直播画面左上角襟翼的铰链连接部位受热非常严重，但并未完全失效，结构仍保持完整；

起飞后约1小时2分37秒，二级速度快速下降，马赫数为2，高度为26千米；
起飞后约1小时3分，二级速度降至声速，高度21千米；
起飞后约1小时3分27秒，发射指挥人员呼号，二级在亚声速下以腹部向下姿态下落，高度16千米，速度748千米/小时；
起飞后约1小时5分20秒，二级3台中心发动机进行着陆点火，并进行翻转机动，在起飞后约1小时5分40秒以垂直姿态在海上溅落，速度降至7千米/小时。

二级准确溅落在南印度洋目标海域后，提前设置在海面上的摄像机记录了着陆过程，表明达到了SpaceX预先设定的10米级精度范围。接触海面后随即启动自毁装置爆炸。

二级溅落于海面瞬间

溅落点附近无人船拍到二级自毁

本次发射相比第四次飞行有巨大的提升：

首先，一子级33台发动机全程正常工作，10台中圈发动机2次重启、3台中心发动机1次重启全部正常，相比第四次飞行出现的发动机关机和重启故障情况，推进系统的稳定性再度提升；最大的提升是，在第四次飞行验证了厘米级着陆精度的基础上，利用发射塔架上的“筷子”成功将超重B12一级捕获回收。其次，二子级再入返回过程中，经受高温和气动载荷环境，保持了结构完整性，未出现明显的结构损坏；同时，二子级以10米级的精度在海上溅落，相比第四次飞行6千米的落点误差，大幅提升。再次，星链通信的稳定性大幅提升，全程未出现直播画面中断的情况。

事后，FAA表示“经评估，IFT-5飞行中的超重助推级和星舰飞船级的所有飞行事件均在计划和授权活动范围内”，因此不会像以往一样开展调查。

6.4 ”筷子”回收系统简介

本次发射的最大亮点毫无疑问是由“筷子”机械臂系统和塔架对火箭一级进行的回收。因此在这里对星舰包括“筷子”在内的地面回收系统也做一个简要的介绍。

超重-星舰的地面发射和回收系统，即SpaceX称之为“第0级”的系统，主要由“轨道发射/集成塔”（OLIT，简称发射塔架）和“轨道发射台”（OLM）组成。发射塔架的高度为146米，由9个钢材料的桁架结构部段组成，每段的截断为正方形，边长约为12米。桁架结构的4根主立柱采用大尺寸的方形钢材（截面边长1.6米），内部利用较细的钢材连接，提升整体强度。主体结构提供了发射总装和返回捕获的基础支撑，用于安装“筷子”机械臂、快速断开臂（QD，即脐带臂）、吊装设备等。

轨道发射/集成塔示意图

而“筷子”机械臂为双叉臂结构，可以沿发射塔架上下移动，也可以沿中间纵轴转动，可以对超重助推级和星舰飞船进行升降、总装等操作。在超重助推级返回时，充当捕获装置，将其捕获，确保安全可控着陆，并实现快速周转发射。“筷子”包括摆臂（下图左侧）和托架（下图右侧）：摆臂用于在总装或返回过程中，为超重/星舰提供支撑；托架用于将“筷子”固定在发射塔架上，并能够使“筷子”沿着塔架上下滑动。

筷子机械臂示意图

筷子系统工作示意图

马斯克在2020年12月31日首次发布推特，宣布将使用发射塔臂接住超重助推器，并使用栅格舵作为着陆承载区域。这是SpaceX首次宣布这一回收方案，后来马斯克陆续称其为筷子（Chopsticks）和机械哥斯拉（Mechazila），相比于筷子夹住火箭这一流传较广的说法，实际上更加贴近实际的形象描述应该是，机械臂使用臂弯通过火箭腋下接住火箭。

火箭一级的回收实际更接近这个状态

随着四年的研发和演变，整个回收方案变成了如今状态，着陆挂载区域从栅格舵改为了栅格舵下方伸出的支耳结构（称为着陆钩或负载销），支耳末端通过一个球铰轴承安装一个圆柱金属件用于最终与筷子接触。在发射塔臂合拢的同时，火箭斜向靠近臂弯，同时减速，达到回收点正上方后向发射台垂直减速滑落，此时筷子完全合拢，负载销最终轴向与筷子的缓冲横梁碰撞接触，发动机关机，缓冲横梁下压吸能，完成着陆。

筷子机械臂用于接住一级的区域

星舰一级栅格舵下方的着陆钩

着陆钩内部是与贮箱顶部舱壁相连的

“筷子”机械臂自2022年起投入使用，此前仅用于对火箭一级和二级进行吊装，在第五次试飞中首次实现超重B12的捕获回收。

筷子张开双臂迎接火箭一级的瞬间

火箭一级挂在了筷子上

6.5 发射分析

（一）超重-星舰工程应用进程得到极大推动

此次试验任务可以说取得了全面的成功，验证了超重助推级筷子回收的可行性，以及星舰飞船级精准软着陆能力。超重-星舰向完全、快速可重复使用推进了一大步，同时为其工程化应用奠定了基础。此次试飞后，预计第六次综合飞行试验最早将于2024年12月进行，第七次综合飞行试验很可能会在2025年进行。如果一切顺利，预计2025年SpaceX将进行在轨船对船的推进剂转移演示，以验证星舰的在轨推进剂加注能力。星舰将按照计划率先应用于SpaceX的二代星链卫星星座的部署任务中，并应用于其他商业卫星的发射。在此基础上，作为NASA阿尔忒弥斯计划的一部分，有望在2026年将宇航员送上月球。此外，随着超重-星舰可重复使用技术的成熟，在“火箭货运”项目下，spacex或将为军方提供全球点对点运输投送能力。

（二）“筷子”方案取得成功再次证明快速迭代思路的可行性

筷子回收无疑又是一次大胆的创新，其成功在很大程度上基于SpaceX的快速迭代研发思路，以及因此积累的大量关于火箭设计、制造、发射和回收等各个环节的宝贵经验。SpaceX星舰项目利用多次「设计-建造-测试」的循环流程，及时为设计提供系统实测数据，实现快速、多点、及时的迭代特点，摒除了传统系统工程中过于关注测试的全面性，不能反复的缺点。马斯克认为，任何特定的技术开发，都可以用迭代的次数和每次迭代之间的间隔时间来衡量。每次发射或测试，都能获得实战经验。因此要增加发射和测试的频率。牺牲硬件总比牺牲时间要好。时间才是终极货币。这正是星舰实现快速完全复用的最快途径。因此比起大量的地面仿真和实验，spacex习惯于让火箭飞起来，进而通过积累的经验“简化流程、理解流程、不断改进、不断迭代”。虽然在此过程中经历了多次重大失利，但所获得的数据和经验也确实足够宝贵。

七、星舰下一步的发展计划

7.1 启动第二代星舰制造

2024年6月，首枚第二代星舰（星舰V2）S33出现在星基地，未来计划与超重B14用于第七次综合飞行试验。

二代星舰对外形结构和襟翼位置都做出了大量优化，以减轻二级再入过程中对襟翼的烧蚀；同时，二代星舰缩短了载荷舱的尺寸，增加了燃料舱的尺寸，以提高推进剂加注量。SpaceX规划中的第二代超重-星舰（超重-星舰V2）具备完全重复使用能力，箭体长度较V1增加约3米，在重复使用状态下将能够携带超过100吨的物体进入轨道。通过升级改进后，最终的第三代超重-星舰（超重-星舰V3）在完全重复使用状态下运载能力可达到200吨，在一次性使用时可达到400吨。箭体长度将增加20～30米，推力增加至10000吨。

7.2 推进第三代猛禽发动机研制工作

2024年8月，SpaceX公布第三代猛禽发动机（猛禽V3）在德克萨斯州麦格雷戈首次试车的照片，试车点火持续了30秒。第三代猛禽将用于第二代和第三代超重-星舰，设计海平面推力280吨，真空比冲为350秒，质量为1525千克。SpaceX称，第三代猛禽本身设计有复杂的集成冷却回路，火箭将不再需要为发动机安装额外的热防护。

猛禽V3首次试车

三代猛禽相比于前两代有了大幅改进，前两代猛禽发动机需要在发动机外侧安装大量复杂的管线，而第三代猛禽发动机直接将这些管路都集成在了发动机内部。不仅发动机重量减少，同时推力进一步增大，还降低了生产成本。

三代猛禽，从左到右分别为一代二代三代

7.3 持续提升制造和发射能力

首先，星基地内占地9.3万平方米的星工厂正在投入使用，生产团队已经进驻，能够将大部分制造过程集中到同一个空间内，尽可能将系统集成工作能够在制造前期开展，SpaceX称其目标是每年生产数百艘星舰。例如，团队可以在星工厂完成星舰整个鼻锥结构制造装配，并在同一地点处理其内部系统。因此，工程人员对任何过程有疑问，都不必离开星工厂去找答案，也不必浪费时间发送电子邮件并等待回复，可以直接面对面交流。

其次，SpaceX已经完成了星基地第二个发射塔架的建设，但尚未完成筷子、脐带臂和相关设施的安装，预计在2025年投入使用，能够提高飞行节奏，更快地进行测试。此外，SpaceX还正在对东海岸肯尼迪航天中心LC-39A发射台及其附近的发射、着陆和其他相关基础设施进行升级，包括新建一个发射塔架，未来在东海岸用于超重-星舰的发射和回收。

星舰基地二号塔已经基本建设完成

八、结语

2005年，马斯克提出了星舰系统的构想，希望带领人类移民火星，将人类变成多行星生物，当时的SpaceX公司成立仅仅3年，还未进行过任何火箭发射任务，没有人理会马斯克的疯话。而2024年10月13日，SpaceX公司已经成功完成了星舰助推器的第五次发射和首次筷子（回收塔架）回收测试，这是人类历史上发射的最大的火箭，也是首次使用地面设备回收火箭助推器。马斯克和他的SpaceX公司实现了他在2020年提出的创造性火箭回收解决方案，也距离他近二十年前的疯狂设想又近了一步。

人类走向太空的步伐从来都充满艰辛和汗水，星舰项目的推进也是如此，从2023年4月20日星舰进行首次轨道飞行试验开始，SpaceX用一年多的时间实现了星舰系统的首次成功回收，在一次次的失败的背后，伴随着的是项目一次次的稳步推进，这毫无疑问是人类航天史上闪耀的一页。星舰系统逐步成熟的同时，马斯克的疯狂梦想正在慢慢成为现实，而人类文明也许真的已经来到了星际移民时代的前夜。当然，未来人类大规模进入太空的方式不一定会是星舰。各国的航天事业也都在蓬勃发展，中国的商业航天也有了长足的进步，很可能是下一个实现火箭回收的国家。马斯克和他的spacex也可能只是人类航天史上的昙花一现。但他和他的企业对于推动航天事业从高不可攀的神秘事物变为普通工业门类的一种所作出的贡献，以及对于商业航天的促进，或许对于人类航天事业的进步有着更为深远的意义。