SpaceX火星運輸系統

**SpaceX 星艦**（英語：SpaceX Starship，亦譯作「**星舟**」），是由美國太空探索技術公司（SpaceX）研製開發的一型可完全復用的重型運載火箭，於 2017 年 9 月由伊隆・馬斯克首次公布。星艦預計將代替獵鷹 9 號、獵鷹重型運載火箭以及天龍號太空載具等載具執行地球軌道上的任務。除了地球軌道，星艦在軌道上加注燃料後，也可以完成地月轉移以及直擊火星的任務。

SpaceX 在 2012 年左右開始開發火星殖民系統（MCT，即星艦前身），火箭使用的猛禽火箭引擎則在 2016 年開始測試。SpaceX 在 2018 年 3 月開始製造 BFR 的首個火箭原型，隨後伊隆・馬斯克在一場發布會上宣佈了 BFR 的後續計劃。在發布會上馬斯克重新命名了 BFR，他將第一級推進器稱為**超重型推進器**（Super Heavy），將第二級飛船稱為**星艦**（Starship）。SpaceX 同時表示其最初期望是在 2022 年發射貨運飛船去火星，然後在 2024 年執行載人計劃。整個計劃包含了可重複使用的運載火箭以及用於支持火箭快速發射、復用的地面基礎設施，SpaceX 還會研發可以在近地軌道進行在軌加注燃料的技術。作為超重型運載火箭，星艦的近地軌道運力可高達 150 公噸（150 長噸）。

這一概念名稱的演變順序為：重型運載火箭概念（BFR）2005 年→火星殖民運輸器（MCT）2013 年→行星際運輸系統（ITS）2016 年→大獵鷹火箭（BFR）2017 年→星艦（Starship）2018 年

如今，SpaceX 正在採用不鏽鋼來建造用於測試的一系列星艦原型，因為不鏽鋼的廉價與加工的便捷性，原型的建造變得十分迅速。SpaceX 希望為原型搭建專門的生產流水線，這使得 SpaceX 可以在更高的頻率下進行火箭測試並快速地從中發現問題，之後 SpaceX 就可以針對該問題迅速地做出改進。

## 名稱演變

早在 2005 年，SpaceX 就將「BFR」作為計劃中超重型火箭的名稱，並稱「BFR」的性能會「遠遠地超過 Falcon 系列火箭」。其目標為 100 噸（220,000 磅）軌道運力。從 2013 年年中開始，SpaceX 將整個任務和火箭統稱為火星殖民運輸器。當 2016 年 9 月 12 米直徑設計亮相時，SpaceX 就將整個系統稱為行星際運輸系統（ITS），並將運載火箭本身稱為 ITS 運載火箭。

2017 年 9 月，SpaceX 公布了 9 米直徑的新設計，該火箭改名為「BFR」。伊隆・馬斯克在發布會上說「我們正在尋找正式的名稱，但代稱目前是 BFR。」SpaceX 總裁格溫・肖特威爾隨後表示 BFR 的全稱是「Big Falcon Rocket」。

然而，伊隆・馬斯克過去曾解釋說，關於 BFR 的命名，他是從遊戲《毀滅戰士》中的 BFG 武器中汲取的靈感。因為 BFG 武器在《毀滅戰士 3》中的名稱是 Big Fucking Gun，所以 BFR 偶爾也被媒體稱為「Big Fucking Rocket」。

火箭的第二級是一艘可獨立飛行的宇宙飛船，2017 - 2018 年間，第二級被稱為「BFS」（Big Falc 在一場發布會上，第二級宇宙飛船改名為「**星艦**（Starship）」，第一級推進器被命名為「**超級重型**（Superheavy）」，而整個火箭的名字也為**星艦**。

## 發展歷史

### 開端

早在 2007 年，伊隆・馬斯克就表示他個人的目標就是最終能讓人類得以探索並殖民火星 
。關於登陸火星的計畫架構在 2011 到 2015 年間被陸陸續續揭露開來，其中一份 2014 年的聲明表示最初的殖民者到達火星的時間不會早於 2025 年
，時至 2016 年年中，此項計劃仍然把這一日期定為不早於 2025 年。

2011 年，馬斯克在一次採訪中表示他希望在 10~20 年內把人類送上火星。 2012 下半年，他表示他設想了一個人口達數萬人的火星殖民地，而其中的殖民者到達火星的時間不早於 2025 年。

2012 年 3 月份，新聞報導聲稱猛禽火箭引擎上層級已經開始研發，但當時 SpaceX 沒有公布任何細節。

2012 年 10 月，馬斯克構思了一個高層面上的有關建造第二套運載能力遠超獵鷹九號與獵鷹重型的可重複使用火箭系統的計劃，而 SpaceX 已經在原先的系統上花費了數十億美元。這款新運載火箭將會是對獵鷹九號火箭作出的的一次「演進」，而且將會大許多。但馬斯克表示在 2013 年前 SpaceX 不會公開發表這項計劃。

2013 年 6 月，馬斯克表示他打算在「火星殖民運輸器」定期飛行之前推遲對 SpaceX 的首次公開募股。

2014 年 8 月，有媒體消息人士推測，SpaceX 超重型運載火箭的最早試飛最早可能會在 2020 年進行，以便在太空軌道飛行條件下對引擎進行全面測試。

2015 年初，馬斯克表示他希望在 2015 年底發布有關火星殖民運輸系統「全新架構」的細節。馬斯克的這些計劃最終因為一次 SpaceX 的發射意外被推遲，而 SpaceX 公司直到 2015 年十二月下旬才恢復發射。

2016 年 9 月，馬斯克公布了一項 SpaceX 的設計概念，該概念為一款直徑 12 米（39 英尺）的大型運輸火箭：ITS 運載火箭。ITS 運載火箭將會專門用於行星際運輸。同時馬斯克還討論了 SpaceX 火星運輸任務的整體細節。這其中包括 ITS 運載火箭的一部分數據（核心直徑，火箭結構材料，引擎的數量和類型，推力，貨物和乘客酬載能力），在軌推進劑 - 油輪補充裝置，運輸所需的大概時間和火星側與地球側基礎設施的一部分。為了完成火星運輸任務，SpaceX 需要建造一組共三架飛行器。

構成 2016 ITS 運載火箭概念的三種不同的火箭是：

ITS 推進器，運載火箭的第一級

ITS 宇宙飛船，一個用於長期居住 / 載貨的太空飛船，作為火箭的第二級

ITS 油輪，另一個第二級，設計用於攜帶更多推進劑，為太空中的其他 ITS 火箭加油

該演講也提出了更大的願景，希望其他感興趣的各方（無論是公司，個人還是政府）能夠利用 SpaceX 所希望建立的，新的，成本低得多的運輸基礎設施，以便在火星上實現可持續的人類文明。

2017 年 7 月，馬斯克表示 ITS 的設計已經「改進了很多」。改進後的設計使該系統對大量的地球軌道和順式發射更為有利，這樣系統可以通過近地空間區域的航太經濟活動來收回成本。

### 揭幕

2017 年 9 月，在國際宇航大會第 68 屆大會上，SpaceX 公布了最新的火箭設計。馬斯克在大會上說：「我們正在尋找正式的名稱，但目前代稱是 BFR。」，採用甲烷分級燃燒火箭引擎技術，最初會用於地球軌道和地月飛行環境，將來也可用於飛往火星的任務。

SpaceX 於 2017 年修訂的設計是一種直徑為 9 米（30 英尺）的碳複合材料技術火箭，它的後端包括一個小三角翼，其中一個是用於控制俯仰和滾轉的分瓣。其三角翼和分裂襟翼能夠擴大飛行包線，以使飛船能夠在各種大氣密度（無，薄或重的大氣層）中降落，並可供各種酬載（小型，重型或無載荷）放置在飛船的鼻錐裏。該火箭的第二級有三種版本：BFS 貨運，BFS 油輪和 BFS 載人。貨物版本將用於發射衛星到低地球軌道 - 提供「比以前更為量大的撒土豆行為」 - 還能運輸貨物到達月球和火星。在高橢圓形地球軌道上重新加油後，宇宙飛船的設計將使其能夠一次性登陸月球並返回地球而無需再次加油。

此外，BFR 系統在理論上被證明能夠以快速地對地的方式運載乘客或貨物，並在 90 分鐘內將其酬載運送到地球上的任何地方。

截至 2017 年 9 月，猛禽火箭引擎已經過 42 次主引擎測試，共計有 1200 秒的測試點火時間。測試引擎在 20MPa（200bar; 2,900psi）壓力下運行，而飛行引擎的室壓目標則是 25 MPa（250 bar; 3,600 psi），SpaceX 預計在後續迭代中讓引擎達到 30 MPa 的室壓（300 bar; 4,400 psi）。

2017 年 11 月，SpaceX 總裁兼營運長 Gwynne Shotwell 表示，大約一半的 BFR 開發工作都集中在猛禽火箭引擎上。

2017 年 SpaceX 的目標是在 2022 年將前兩個貨運載荷送到火星，這兩個貨運載荷的目標是「確認水資源並識別危險」，同時為未來的航班安裝「電力，採礦和生命支持基礎設施」。其次是 2024 年的四艘船，包括兩艘載有人員的 BFR 太空載具與兩艘裝有貨物的船，兩艘貨運飛船將帶去額外的設備和用品，其目的是在火星建立推進劑生產廠。

到 2018 年初，SpaceX 已在洛杉磯港開始建造一座新的永久性生產設施，用於製造其直徑 9 米的碳纖維複合材料箭體。2018 年 3 月，第一艘船的製造工作正在港口的一個臨時設施中進行，而第一次亞軌道試飛計劃將不早於 2019 年。該公司繼續公開表明其最初的理想目標是在 2022 年就能執行 BFR 去往火星的載貨任務，隨後是 2024 年飛往火星的首次載人任務，這符合 2017 年末提到的時間表。

早在 2015 年，SpaceX 就一直在尋找製造設施的地點，以供建造大型火箭，並在加利福尼亞州，德克薩斯州，路易斯安那州，和佛羅里達州進行實地調查。截至 2017 年 9 月，SpaceX 已經開始製造運載火箭的部件。「我們已經訂購了用來製作儲料罐的工具，該設施正在建設中，我們將在 2018 年第二季度開始建造第一個原型。」

在 2018 年 3 月，SpaceX 宣布將在 2018 - 2019 年在洛杉磯港海濱大道建造的新工廠生產下一代 9 米直徑（30 英尺）的運載火箭和太空載具。SpaceX 租用了 18 英畝的土地 10 年，可以進行多次更新，並將利用該場地來製造箭體，在海上著陸後複查箭體，以及對推進器和宇宙飛船進行翻新。新工廠分別在 2018 年 4 月和 5 月份由海港事務委員會 [39] 與洛杉磯市議會通過最終監管批准。那時，大約已有 40 名 SpaceX 員工正在設計和建造 BFR。隨著時間的推移，該計畫預計將有 700 個技術職位。洛杉磯的臨時設施是一個 203500 平方英尺（18910 平方米）的建築物，大約有 105 英尺（32 米）高。完全組裝的運載火箭預計將通過駁船運輸，通過巴拿馬運河，運往佛羅里達州的卡納維拉爾角進行發射。

2018 年 8 月，美國軍方首次公開討論了使用 BFR 的興趣。美國空軍空中機動司令部負責人，對 BFR 在 30 分鐘內點對點地將 150 噸載荷投放到世界上任何一個地方的能力十分感興趣。他們預計這類大型運輸能力「可能在未來五到十年內擁有」。

在 2018 年 9 月宣布的 2023 年月球環遊任務計劃中 - 一架名為 #dearMoon 私人環遊任務的星艦展示了第二級和星艦的新設計概念，其中有三個後鰭和兩個前鴨鰭，用於大氣進入，取代了在一年前顯示的三角翼和分裂襟翼設計。修訂後的 BFR 設計在第二級使用了七個相同尺寸的猛禽引擎；與第一級使用的引擎型號相同。第二級設計在船頭附近有兩個小的驅動式鴨鰭，在底部有三個大鰭，其中兩個將啟動，所有三個都用作著陸腿。此外，SpaceX 還在本月下半月表示他們「不再計劃為 Falcon 9 升級可重複使用的第二級」。BFR 運載火箭的兩個主要部分在 11 月份被賦予描述性名稱：第二級 / 上層級的 Starship 和第一級 / 助推級的「Super Heavy」，馬斯克指出「建造 Super Heavy 是為了遠離地球的深重力井」（在其他行星或衛星可以不用第一級。）「

### 新的設計思路

2018 年 12 月，在開始建造第一個碳複合材料測試部件九個月後，馬斯克宣布將採取「違反直覺的新設計思路」：SpaceX 主要用於製造火箭結構和推進劑罐的材料將是「相當重的…… 但非常堅固」的金屬。這隨後被證明是不鏽鋼。

繼馬斯克個人去到博卡奇卡的 SpaceX 南德克薩斯州發射場後，馬斯克便透露，第一個星艦試驗品「星斗」已經建造了幾個星期。正如先前所想，星斗將由 300 系列不鏽鋼而非碳複合材料製成。根據馬斯克的說法，使用不鏽鋼的原因是「不鏽鋼明顯便宜，而且建造起來很快。它並不是最輕的，但它_實際上_是最輕的。如果你看一下高品質的屬性不鏽鋼，不明顯的是，在低溫下，不鏽鋼的強度提高了 50％。」300 系列不鏽鋼的高熔點仍然意味著星艦的背風側在重返大氣層時不需要絕緣陶瓦，而更熱的迎風面將可以使用更少的絕緣陶瓦以隔絕熱量。

星斗將用於火箭原型測試與開發著陸 / 低空 / 低速控制算法。測試火箭只會安裝三台猛禽火箭引擎，飛行高度不超過 5 公里，預計最初飛行時間不會早於 2019 年上半年。

到 2019 年 3 月，SpaceX 已經取消了他們從 Ascent Aerospace 購買的數百萬美元的碳複合材料生產工具，放棄了所有在洛杉磯港的生產計劃，並關閉了複合材料製造廠。

Super Heavy 原型建造原本計劃在 2019 年第二季度之前開始。第一批建造的 Super Heavy 推進器的引擎會少於全尺寸型的 28 台猛禽火箭引擎，這僅僅是因為早期試飛不需要那麼多引擎，而且此舉會減少在早期試飛中發生推進器故障時 SpaceX 的損失。

## 火箭結構

SpaceX 下一代運載火箭設計結合了幾種元素，根據馬斯克的說法，這些元素將使長時間超越地球軌道（BEO）的太空飛行成為可能。SpaceX 預測該設計可以降低發射成本。它還將服務於傳統近地軌道市場的所有可用任務。這使 SpaceX 將其大部分開發資源集中在下一代運載火箭上。

完全可重複使用的超重型運載火箭將由兩個主要部分組成：一個可重複使用的推進器級，名為 _Super Heavy_，以及一個可重複使用的第二級，帶有一個集成的酬載部分，名為 _Starship_。

將運載火箭的第二級與長時間宇宙飛船相結合將是一種獨特的太空任務結構。這種架構取決於軌道加油的成功與否。

運載火箭的主要特徵包括：

* 兩個階段都被設計成完全可重複使用，推進器返回降落在發射架旁，而第二級 / 太空載具也將有能力返回到發射架附近。兩者都將使用 SpaceX 早期開發的可重複使用的運載火箭技術。
* 完整的 _Starship_ -Super Heavy 堆疊將比自由女神像還高
* 使用特殊機械臂 (亦稱爲」筷子「) 捕捉及堆疊星艦及超級重型推進器。
* 目標在大量發射星艦時，將燃料成本降低至 100 萬至 200 萬美元，儘管馬斯克表示降低至此成本的難度極大。

### 第一級：Super Heavy（超重型推進器）

#### 超級重型

_Super Heavy_（超重型推進器） 是 SpaceX 下一代運載火箭的第一級推進器，長 69 米（230 英尺），直徑 9 米（30 英尺），預計總升空質量為 3,530,000 千克（7,780,000 磅）它由不鏽鋼罐和支撐結構構成，使用 過冷液態甲烷和液氧（CH 4 / LOX）推進劑，由 29 個猛禽火箭引擎，其中內環 9 個猛禽發動機可改變推力方向。版本二於 2022 年底提升猛禽發動機數量至 33 個，其中內環 13 個猛禽發動機具有向量控制，33 具發動機總共提供 75.9 MN（17,000,000 lbf）起飛推力。，推重比接近 1.5。根據 FAA 有關星艦環境調查報告，超級重型最多可安裝猛禽發動機數量為 37 個。截至 2022 年 2 月，馬斯克表示超級重型在不改變直徑前提最多可以安裝 33 具二代猛禽發動機，而超級重型預計能夠在 30 分鐘內完成補充燃料。

它將擁有 4 個無法收縮的柵格翼但沒有任何降落腿。在後續建造的推進器，將進一步減少至 3/2 格柵翼。

#### 回收

原型推進器目前不能進行回收，只能使用水上軟著陸避免爆炸，但在後續原型（最早 B9）將會改爲由發射塔以筷子 / 機械臂 (Chopsticks/Mechazilla) 進行空中捕捉

### 第二級 / 宇宙飛船：Starship（星艦）

星艦是一種可重複使用的太空載具，也可作為運載火箭第二級，具有集成的酬載部分。星艦至少會有以下變種：

* 載人星艦：一種大型，可供人員長時間駐留的太空載具，能夠在地球上的點對點目的地、近地軌道或行星際目的地之間往返運送乘客與其附帶的少量貨物。
* 油輪：油輪的全部空間都將用於攜帶燃料，以便為軌道上的載人 / 載貨星艦進行在軌加注。
* 載貨星艦：目前已知有兩種變體，分別是具有雙門式鼻錐，用於將太空載具送入軌道，或進行太空回收（目前測試鼻錐擁有此設計）。第二種變體則為單門式鼻錐，用於將星鏈衛星送入太空（S24 為第一艘星艦擁有此設計）。截至 2023 年 1 月數據，星艦可以攜帶最多 150 噸太空載具進入地球軌道，在軌道加油後更可以達到 150 噸或以上，如果不進行回收則可以達到 250 噸或以上。
* 星艦人類登陸系統：2020 年 4 月 30 日，NASA 選擇了 SpaceX 參與其阿爾忒彌斯計劃，SpaceX 將會為 NASA 建造一款可重複使用的月球著陸器。計劃中的著陸器將會是星艦的簡化版，僅用於在月球表面和 LOP-G 之間往返運送太空人和貨物。此版本的星艦因為只需往返月球軌道與月面，因此不需要安裝大氣重返大氣層所需的襟翼和隔熱盾。為了不揚起月塵，使用較小著陸引擎將安裝在星艦的上半部分。
* 深空飛行器：一種大型的深空飛行器，沒有返回地球所需的襟翼，海平面猛禽發動機，隔熱瓦及捕捉固定鎖，因此沒有返回地球重用的能力。此版本的星艦將會用於長時間的深空探測。
* 油輪碼頭：油輪碼頭高度比星艦更高（未有確切數據），沒有返回地球所需的襟翼，海平面猛禽發動機，隔熱瓦及捕捉固定鎖，因此沒有返回地球重用的能力。油輪能夠與其對接並補充燃料，再為其他星艦進行燃料加注。

星艦的主要特徵包括：

* 設計使得該船可以垂直起落，使之能從地球軌道重返大氣層返回到發射台附近，亦可進行地對地、點對點的亞軌道飛行
* SpaceX 預計著陸可靠性最終能夠達到「航空公司的級別」
* 交會和對接操作將自動化
* 油輪與各種星艦變種之間的在軌推進劑轉移
* 一艘星艦在_在軌裝載_後能夠將它的酬載運輸到月球或火星，甚至更遠的星體。
* 不鏽鋼結構和罐體結構。它的強度 - 質量比與早期的 SpaceX 設計替代碳纖維複合材料相當或更好，在預期的溫度範圍內，可以承受從低溫推進劑的低溫到大氣重返大氣層的高溫
* 該太空載具的大部分結構將採用不鏽鋼合金製造，該合金「已經過一種深冷處理，其金屬是冷成型 / 加工生產低溫處理鋼，比傳統的熱軋鋼更輕，更耐磨。「
* 針對大氣折返的惡劣條件，熱盾系統將使用黑色六角形隔熱瓷磚以覆蓋星艦的迎風面。
* 依據 2017 年的發布會所言_，星艦_將具有約 1000m3（35,000 立方英尺）的加壓空間，並於 2023 年 1 月進一步調整至 1100m3（38,800 立方英尺）。這些空間可以分配為多達 40 個艙室，包括一個公共區域，中央存儲器，廚房，和一個太陽能火星任務的耀斑避難所。在 2018 年的改進設計中，星艦可以有 12 個未加壓的貨物貨櫃總共 88m3（3100 立方英尺），但那些貨物貨櫃的設計空間也可能最終用於安排猛禽引擎的插槽。截至 2023 年，設計仍然在不斷變化。
* 靈活的設計選擇：能夠修改星艦的引擎數量，或是去掉星艦的襟翼，隔熱罩和著陸腿 - 以優化質量比。

#### 降落及回收

目前星艦原型艦使用一次性降落腳進行測試，以減低測試失敗所造成的損失，及原型艦暫時不適合重用。

星艦將使用 6 個可伸縮降落腿進行回收，但根據馬斯克最新計劃，現在將會改爲由地面捕捉塔以支架捕捉爪進行堆疊及空中捕捉。

#### 生產

按照 2022 年 2 月 10 日 SpaceX 星艦簡報會，計劃每三天生產一艘星艦。

#### 未來發展

在後續星艦，將會調整前襟翼更接近星艦的背面。更有可能會移除前襟翼以進一步減少重量，提升質量比。同時，星艦將會較現時設計增高約十米及採用六具真空猛禽發動機。 

## 系統測試

## 星蟲系統測試

從 2017 年 10 月開始，BFR 概念揭幕後的一個月，就有愛好者猜測火箭的飛行試驗將從星艦的亞軌道跳躍開始，而初步的飛行測試最早會在 2019 年開始。到了 2018 年 9 月，第二級星艦的跳躍將在德克薩斯州布朗斯維爾附近的 SpaceX 南德克薩斯發射場進行。SpaceX 於 2018 年 11 月向美國聯邦通信委員會申請了一項實驗無線電通信許可證，向美國聯邦航空局申請了一項試驗性許可證，以支持試飛計劃，從許可上看，所有試飛都將保持在海拔 5 公里（16,000 英尺）以下。測試載具星艦和測試地點德克薩斯發射場都將在 2018 年底開始建造。

用於第一次試飛的星蟲的主要結構，即是用於低空測試的星艦的縮減版本，它於 2019 年 1 月 10 日建造完成。1 月的晚些時候，星蟲遭遇了大風，大風損壞了鼻錐結構，而水塔結構和火箭支腿則保持了完整。隨後 SpaceX 表示他們不會再做一個鼻錐，因為低速飛行測試不會用到鼻錐。

 

## 星艦原型地面及飛行測試

星艦不會是一次定型的火箭，SpaceX 計劃用一系列的原型測試來逐步改進星艦，最終到達設計目標，這一源於網際網路開發思維的做法，被稱為「快速迭代」。因此，用於測試的「測試機」將會多達幾十多個，它們中的大多數將在各種各樣的測試中損毀，這在火箭開發上是史無前例的。

目前星艦上級的地面測試及已終止的亞軌道飛行測試均透過使用位於軌道發射場旁的地面測試場推力模擬測試台 A (原為亞軌道測試台 A) 及靜態點火測試台 B (原爲亞軌道測試台 B) 進行。

下表是星艦原型機的測試記錄，更詳細及已退役 / 摧毀星艦測試記錄請見 SpaceX 星艦研發歷史

在下表中：

「Mk」是 Mark（號）的縮寫

「SN」是 Serial Number（序列號）的縮寫，現已停止使用

「S」是 Starship（星艦）的縮寫

「TT」是 Test Tank（測試儲箱）的縮寫，於星艦早期開發使用

「HTT」是 Header Test Tank（頭錐測試儲箱）的縮寫

「RC」是 Raptor Centre engine（猛禽發動機）的縮寫

「RV」是 Raptor Vacuum engine（真空猛禽發動機）的縮寫

「RB」是 Raptor Boost engine（超級重型專屬猛禽發動機）的縮寫

"RC/RV/RBXX" 代表未能確定發動機編號

氣密測試（Pneumatic Test/ Ambient Test）是透過加注氮氣並加壓以測試箭體氣密性。

低溫加壓測試（Cryogenic Proof Test）是透過加注液態液態氮或液態氧來測試箭體耐壓性。

燃料加注測試（Propellent Load Test）是透過加注液態甲烷及液態氧來測試箭體在使用燃料下的耐壓性。

濕式演練（Wet Dress Rehearsal）是透過加注液態甲烷及液態氧氣並模擬完整發射流程至發射前一秒。

渦輪啓動測試（Spin Prime Test）是透過注入少量燃料來推動發動機渦輪，不會進行燃燒及產生推力。

點燃器測試（Ignitor Test）是測試發動機內的點燃器，不需要使用燃料進行。

預燃器測試（Pre-burner Test）指點燃發動機內的預燃器，但不在燃燒室燃燒，不會產生推力。

靜態點火測試（Static Fire Test）是啓動發動機並產生推力，一般維持數秒至 20 秒不等。

#### 已退役 / 摧毀 / 現役星艦及測試儲罐

有關已退役或摧毀的測試儲罐 TT1、TT2、LOX HTT、最大動壓測試鼻錐、SN7、SN7.1、SN7.2、GSE4 及星艦 MK1、MK2、MK4、SN1-6、SN8-11、SN12-14、SN15、SN16、SN17-19、S20-S23、S24 的建造及測試記錄，及現役的 S25、S26、S27、S28、S29 請參閲 SpaceX 星艦研發歷史

有關 S24 軌道試飛任務請參見 SpaceX 星艦軌道試飛任務。

有關星艦飛行記錄請參閲星艦任務列表。

## 超級重型推進器地面及飛行測試

更詳細及已退役或摧毀或報廢超級重型推進器測試記錄請見 SpaceX 星艦研發歷史

### 建造 / 測試進度表

"BN" 是 Booster Number（推進器序號）的縮寫；現僅用於地面測試儲罐。
"B" 是 Booster (推進器 -) 的縮寫；現用於軌道飛行機及地面測試儲罐

**\* 地面測試機**

**\* 軌道飛行測試機**

## 星艦 - 超級重型綜合飛行測試

爲了配合星艦及超重型推進器的降落，SpaceX 曾嘗試改建兩個鑽油台為可移動發射及降落海上平臺，並分別命名為火星兩個衛星的名稱福波斯（Phobos）及得摩斯（Deimos），但爲了集中於研究星艦的飛行性能及鑽油台改裝未如理想，目前兩個鑽油台已被 SpaceX 售出。

#### BS420

S20 和 B4 原定為第一組進行入軌並再入測試的星艦。為確保在重返地球時即使 S20 解體，碎片也不會墜落在陸地上，所以 S20 會在太平洋上進入大氣層。S20 及 B4 也會使用海上軟著陸，以測試降落能力及保障公衆安全。

2022 年 3 月 22 日，馬斯克確定 BS420 將**不會**進行第一次軌道飛行測試，改由可安裝二代猛禽發動機的星艦執行。

#### BS724

S24 和 B7 原為第一組計劃進入跨大氣層軌道並進行再入測試的星艦。S24 計劃進入跨大氣層軌道，再重新進入大氣層，進行水上硬著陸。B7 則會於墨西哥灣進行海上軟著陸，但最終於爬升至 39 公里後啓動飛行中止系統，並於發射後 240 秒於空中解體。

此次測試用於驗證星艦及超級重型推進器的設計，以及測試星艦重返大氣層時承受極高溫電漿的能力，並在測試中取得大量有用數據，用於修改及改良後續原型艦。

**2023 年 4 月 20 日：**

星艦於**倒數 40 秒**進入最終檢查並暫停發射倒數，並在數分鐘後獲得發射總監放行後並開始最終發射倒數。**倒數 0 秒**，超級重型推進器啓動發動機並於五秒後發射。星艦在**起飛時**，有三具發動機發生因數值異常而未被啓動，因此起飛時只有 30 具發動機正常運作。。爬升期間，先後有 8 具猛禽發動機（其中兩具為具向量控制的發動機）停止運作或發生爆炸，其中一次爆炸更導致一具液壓動力系統被摧毀，分別爲**發射後 27 秒**，發動機 19 號因高能量事件導致失聯，緊接發動機 17、18、19、20 的防爆屏蔽罩因爆炸而摧毀。但星艦的高容錯率讓星艦持續升空，並通過最大空氣動壓此重要里程碑。**發射後 85 秒**，根據馬斯克於推特空間表示，推進器已經失去所有向量控制，無法跟隨原定軌道但依然持續爬升。**發射後 170 秒**，超級重型推進器上的發動機關閉 (MECO)。**發射後 180 秒**，星艦上級並沒有按計劃順利分離，並因星艦分離速度較低而開始進入失控並旋轉，此時超級重型推進器的發動機部分起火。**發射後 200 秒**，飛行終止系統被啓動，但未能成功引爆艦體並耗時約 40 秒將星艦及超級重型推進器摧毀，最終推進器於**發射後 240 秒**於空中失壓解體，星艦亦被爆炸威力而與推進器分離，並同時於空中失壓解體。星艦及超級重型推進器殘骸濺落於墨西哥灣。軌道發射台 A 亦遭受破壞，其底部混凝土遭徹底摧毀並露出其鋼筋結構，部分地基結構被擊飛至發射場數百米外，而濺起的塵埃更飄至數公里外，唯燃料管道估計未有受損。附近的燃料處理設施亦有受損，兩個儲水罐及液氧儲罐被混凝土擊中並出現凹陷，其中液氧儲罐更出現泄漏。儘管軌道發射場受損嚴重，根據馬斯克於推特空間表示，由於發射場損壞程度不算嚴重，發射場將於未來 6 至 8 個星期完成修復，並新增不鏽鋼水冷板塊於發射台正下方。飛行中止系統亦需要重新驗證，以便有效地即時摧毀艦體。

#### BS926

S26 和 B9 原為第二組計劃進行飛行測試的星艦。是次主要目標為於預定高度進行分級並達成次要目標進入軌道。

## 猛禽火箭引擎

全箭的測試始於子系統級，與大多數運載火箭一樣，採用火箭引擎部件測試，然後在地面測試設施中測試完整的火箭引擎。猛禽引擎的部件級測試於 2014 年 5 月開始，2016 年 9 月首次進行全引擎測試。截至 2023 年，猛禽引擎進行了多次引擎點火測試，最長的測試為 330 秒 (2023 年 4 月 6 日)。

目前猛禽發動機有 3 種類型，分別是
海平面猛禽發動機，
海平面超級重型專屬猛禽發動機，
真空猛禽發動機，

同時猛禽發動機版本二將與 2022 年開始量產，取代版本一，其推力將由版本一的 185 公噸提升至版本二的 230 公噸以上。

2020 年 8 月 18 日，猛禽引擎在測試中達到了 330 巴（Bar）的室壓，這是世界上現有最高的燃燒室壓力。

2021 年 5 月 31 日，猛禽發動機首次完成軌道飛行時長的發動機點火測試。

2021 年 6 月 27 日，首具真空猛禽發動機運抵德州博卡奇卡。

2021 年 7 月底，超過 20 具猛禽發動機及 3 具真空猛禽發動機運抵德州博卡奇卡。

2021 年 10 月 25 日，馬斯克表示猛禽發動機版本二在爆炸前最高達到 321Bar 室壓，並產生 245 噸推力。

2021 年 11 月 12 日，S20 完成首次 6 具發動機靜態點火測試。

2021 年 12 月 18 日，馬斯克確定未來星艦將會有 9 具 2 代猛禽發動機，推進器將有 33 具 2 代猛禽發動機。

2022 年 2 月 9 日，首具 2 代猛禽發動機運抵博卡奇卡。

2022 年 2 月 10 日，馬斯克表示猛禽發動機曾達到 247 噸馬力，並指出在處理猛禽發動機二代高溫融化的問題後，可以每天生產最少一具猛禽發動機二代。

2022 年 3 月 30 日，第一具 2 代猛禽發動機運抵德州博卡奇卡。

2022 年 7 月，合計 39 具 2 代猛禽發動機安裝至 S24 及 B7。

2022 年 9 月，猛禽發動機首次於測試場進行快速重啓測試。

2022 年 11 月，SpaceX 完成製造第 200 具 2 代猛禽發動機。

2023 年 2 月，破紀錄 31 台猛禽發動機於 B7 上同時點火，在使用不足一半推力下仍產生高達 3600 噸推力；31 具發動機以全推力運作亦能夠將星艦送入軌道。

## 可執行的任務

星艦預計將代替大部分的獵鷹 9 號、獵鷹重型運載火箭以及龍飛船任務。

星艦計劃適用於以下任務：

* 地球軌道探索
* 在地月軌道之間的長期飛行任務
* 火星任務，作為貨船和載人太空載具
* 經濟的太空遠距離旅行：在不到 1 小時的時間內完成次軌道內點對點運輸。馬斯克將其比喻為從地球到地球。
* 用於為星鏈計劃組網而發射星鏈衛星
* 可重複使用的月球著陸器，在月球表面和 LOP-G 之間往返運送太空人和貨物。

## 預定任務

## 批評

星艦飛行器的設計被批評不能充分保護太空人免受火星飛行任務中的電離輻射的傷害；馬斯克表示，他認為前往火星的時間很短，不會導致罹患癌症的風險增加，他說：「這沒什麼大不了的。」 據估計，由多次執行火星任務導致的終身罹癌風險約為增加 5％，而這可以通過簡單的屏蔽措施將其大大降低。

## 參考

## 參見

* 太空發射系統
* 太空殖民
* 火星探索
* 阿爾忒彌斯計劃
* 星艦任務列表
* SpaceX 星艦研發歷史

## 外部連結

* 成为一个多行星种族 (PDF). SpaceX. 2017-10-15. （原始內容 (PDF) 存檔於 2017-11-19）.  39-page slide deck of graphics, charts and images.