要點:
SpaceX星艦/Starship的第四次試飛任務順利升空，並且上級和下級火箭都順利完成任務。自上次發射至今近3個月的“歸零”時間里，一直秉承“快速迭代”理念的SpaceX在對星艦在前三次的測試經驗中，做了不同級別的升級改造。
科技正以前所未有的速度和規模發展，引發多個領域的變革，塑造了新的商業模式，甚至重塑了全新社會結構。我們一起，從科技創新中洞察社會轉型和升級的機遇。
狂呼科技研究所聚焦科技創新對當今世界的影響，以獨特、前瞻的科技視角，洞察科技時代下涌現的“創新革命”。
狂呼，以最具突破性的技朮塑造我們的未來，為大眾捕捉科技商業先機，探索當今人類社會面臨的重大挑戰。
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今天，美國太空探索技朮公司/SpaceX在得克薩斯的“星際基地”/StarBase發射場進行了代號為“星艦”/Starship的重型運載火箭第四次試驗性發射，並取得了完美成功。
在發射后的2分鐘多時間里，星艦飛船與超重鷹火箭成功分離，隨后，超重鷹火箭的一級助推器成功降落在墨西哥灣。在之前的試飛中，SpaceX已經完成了一系列目標，包括首次達到軌道速度、打開和關閉星艦的有效載荷艙門、在星艦滑行階段進行推進劑轉移演示以及星艦重新進入地球大氣層等。而這第四次試飛的核心目標，正是測試超重鷹火箭和星艦飛船的回收能力。
四試告捷：軟着陸首次成功
大約47分鐘后，星艦重新進入大氣層。整個再入過程持續約6分鐘，利用星鏈提供的衛星互聯網能力，星艦飛船上的攝像機向外界實時直播了這一過程，讓觀眾們目睹了飛船穿越大氣層時周圍等離子體形成的壯觀景象。
在穿越大氣層后，星艦飛船的信號短暫中斷，但很快畫面恢復，SpaceX總部傳來了歡呼聲。最終，經過約1小時的飛行，星艦飛船在再入過程中成功着陸燃燒，并安全濺落在印度洋。
這次飛行測試是SpaceX取得的前所未有的成功，盡管飛行過程中仍然遇到一些小問題，但星艦几乎按計划完成了全部流程。這也讓人們對星艦的第五次試飛充滿期待，或許在下一次，星艦將進行完整的入軌及回收測試。
另外值得一提的是，相比第三次試飛，其實SpaceX對第四次試飛的目標進行了簡化，不再包含一些高風險測試，其中包括上次未完成的在軌重新點火猛禽發動機，以及不會真正入軌飛行。因此，星艦的第四次試飛大大降低了飛行的復雜性，進而也增加了飛行的成功率。
而自上次發射至今近3個月的“歸零”時間里，一直秉承“快速迭代”理念的SpaceX在對星艦在前三次的測試經驗中，做了不同級別的升級改造。
前3次試射：積跬步以至千里
火箭的第一級被稱為“超重型助推器”，高達71米，可加注3400噸推進劑，總起飛推力達到7590噸，比“阿波羅計划”使用的土星5號重型火箭的推力還多出兩倍多。
第二級實際上是一艘特殊的飛船，高約50米，可加注1200噸推進劑，推力約為1500噸。第二級頂部設有類似航天飛機的可開合式載荷艙，并覆蓋有隔熱瓦，具備載荷下行和回收復用能力。
為了推動如此龐大的火箭，星艦一級使用了33台海平面推力230噸的“猛禽”液氧甲烷發動機，而二級則使用了6台猛禽發動機，其中3台為真空版“猛禽”，真空推力為285噸。
SpaceX公司宣稱V2版星艦在猛禽發動機的助力下，可實現近地軌道不低於100噸的重復使用運力。
在2023年4月20日的首次發射中，星艦遇到了問題，其中3台發動機工作異常，火箭起飛后不久即失去了推力矢量控制并開始旋轉，最終宣告失敗。在11月18日的第二次試射中，一級飛行正常，33台發動機成功點燃并工作至分離，但在回收點火過程中一級突然爆炸。隨后，二級在接近燃盡關機時突然失聯。盡管這次發射也未獲成功，但成功地突破了單芯級30台以上發動機并聯工作不可靠的難題。
今年3月14日，星艦進行了第三次試飛，取得了進一步的進展。火箭的兩級上升段均表現正常，二級成功進入了預定的亞軌道。在分離后，“星艦”一級如同獵鷹9號火箭一級一樣，完成了調頭、點火、反推等流程，但在即將落海時失控。
星艦二級在一次關機后，首先進行了星鏈部署艙門的開閉試驗，盡管最初遇到了艙門卡澀的問題，但隨后的低溫推進劑轉移試驗取得了成功。然而由於姿態失穩，SpaceX團隊不得不取消原定的離軌點火試驗。
在繞地球飛行約半圈后，二級重新進入大氣層，迎風面被粉紅色等離子體包圍。但由於姿態失控，未能使隔熱瓦有效對准再入方向，最終失去了遙測信號并解體墜海。
試射結束后，SpaceX在美國聯邦航空局的監督下展開了調查工作。雖然一級軟着陸失敗，但仍落在預定區域。此外，二級也保持了預定彈道，盡管在再入時解體，碎片也均落入無人洋面。由於這些事件未涉及公共安全，美國聯邦航空局宣稱后續的星艦發射審批流程可大幅簡化。
但通過第三次試飛，SpaceX獲得了許多關鍵數據，并在此基礎上對本次試飛的星艦進行了多項改進。
雖然整體發射計划架搆未變，但一直秉承“以飛代試”理念的SpaceX，每一次試射都在融入更多的測試項目，逐步完善星艦的設計和試驗數據。
根據SpaceX公布的流程圖，星艦進行了第四次試飛，相較上一次刪除了艙門開啟、推進劑轉移和離軌點火等三項試驗，但又新增了三個新的試飛節點。
首先，在起飛約4分鐘后，星艦一級將會擺脫9噸重的熱分離環，以減輕一級的回收負擔。這一新增環節引起了一些困惑，因為星艦的目標是完全可重復使用，不應該丟棄任何結搆部件。據相關數據分析認為，目前星艦可能受到結搆超重問題的困擾，拋棄熱分離環可能是為了暫時確保回收成功。根據曝光的后續V2、V3版星艦設計，SpaceX將重新設計熱分離結搆。
其次，前三次星艦試飛中，二級均未能成功經受再入地球大氣層的考驗。而在第四次試飛中，新增了兩項新動作：
1、在距離海面几公里的位置，通過四個翼面的組合動作將自身“支撐”起來，從近水平姿態轉變為垂直下降；
2、啟動猛禽發動機進行反推減速，直至在距海面几十米的位置懸停，然后再關閉發動機濺落海面。
實際上，這些動作是在星艦軌道發射之前進行的“五射四炸”萬米高亞軌道試飛的一部分內容，這一翻轉動作也被網友戲稱為“神龍擺尾”。這一試驗環節正是對未來二級回收的全面預演，如果不能可靠地完成翻轉和點火反推，星艦將無法在發射台上被“大筷子”機搆可靠地捕獲和回收。
為了實現星艦的捕獲回收，發射台上的代號為“大筷子”的捕獲和弔裝機搆近期進行了密集測試，開合速度明顯提升。然而，與發布會時公布的捕獲回收模擬視頻相比，夾持速度仍然有所欠缺，因此可能需要更多的測試。
馬斯克此前表示，如果星艦一級的落海流程正常，最快將在第五次發射中嘗試使用發射台進行捕獲回收。鑒於二級回收的難度較大，預計將在后續成熟后再利用發射台進行捕獲回收，這樣才能實現星艦的兩級完全回收。
星際之旅：任重而道遠
2021年，NASA宣布SpaceX成為美國“阿爾忒彌斯”重返月球計划中“載人登月艙”的首選供應商，將在“阿爾忒彌斯-3”任務中執行首次載人登月。其設計方案是基於星艦的二級改造，打造一款專用於月球登陸的改版“登月艙”。
為實現將星艦用作登月艙的目標，SpaceX需要設計專門用於在軌加注的低溫推進劑的星艦版本。NASA在4月26日的載人登月會議上公開了星艦登月前最關鍵的試驗：大規模低溫推進劑在軌轉移試驗。這是星艦完成“發射-再入-回收”循環后，面臨的最重大挑戰。
根據最新計划，SpaceX直到2025年才能實施首次在軌加注試驗。屆時，兩艘星艦將從博卡奇卡的“星際基地”發射升空，第一艘船（稱為Target）將在軌接收推進劑，并配備主動對接機搆和導航設施。第二艘船（稱為Chase）將在軌輸出推進劑，并配備被動對接機搆。兩艘船將在軌對接并傳輸推進劑，隨后分別再入大氣層，返回發射場。
截至目前，該項目2024年的各項准備工作已經完成，尤其是第三次星艦試飛中的在軌推進劑轉移試驗，NASA已確認試驗成功。但針對2025年試驗的准備工作，包括對接機搆、導航設備、在軌加注用快速脫插口/Quick disconnects以及甲烷推進器/Hot gas thrusters仍在研發中。
甲烷推進器是其中最重要的一部分，它實際上是一款小型甲烷發動機，將用於星艦在着陸月面過程中的姿態調整和減速。登月艙預計將以環形排列方式安裝24台，且具備冗余性，總推力達到379噸。然而，該發動機至今尚未公開亮相，直到NASA最近的會議才確認該發動機仍在研發中。
如果在軌加注無法突破，星艦載人登月將難以實現，載人登陸火星更是遙不可及。只有等到2025年的這次試驗成功后，NASA才能要求進行星艦的無人登月試飛，成功后才能進行首次載人登月試飛。
根據目前的進度，星艦的無人登月試飛很可能要等到2026年才能進行，因此業內人士認為，星艦正式的載人登月可能會推遲到2027年甚至更晚。
SpaceX的發展給整個行業帶來了巨大的價值，它將原本曲折的道路走得十分順暢。首先，SpaceX證明了商業航天的可行性。過去，只有國家才有能力進行航天探索，但SpaceX證明了航天行業是可以盈利的，這也增加了更多人投身其中的信心。其次，SpaceX證明了航天技朮是可以迭代的。過去，航天行業對失敗非常敏感，但現在，通過SpaceX的例子，人們認識到，即使一次任務失敗，只要帶來了價值，那也是可以接受的。而SpaceX又會做出哪些突破性的創新與進步？或許第五次飛行測試會告訴我們答案。
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