北京時間4月20日21時許，美國SpaceX公司研制的新型運載火箭“星艦”在美國得克薩斯州博卡奇卡的自建發射場點火起飛?；鸺蘸蠹窗l現一級有多臺發動機工作不正常，升空2分30秒后火箭姿態失穩并開始旋轉，最終解體爆炸，發射宣告失敗。

作為一款有望刷新人類運載火箭多項紀錄的型號，星艦此次首飛一如2018年的重型“獵鷹”首飛，一時間刷爆全網，只不過上次是首飛近乎完美，一片贊譽之聲，而這次“星艦”則折戟沉沙，中途自毀，相應的輿論評價也有所分化，贊揚其創新精神者有之，批評其設計冒進者亦有。

起飛姿態就有所偏斜

(資料圖)

由于時間有限，SpaceX官方目前仍未正式公布事故原因，只是留下了“通過這樣的測試，我們今天學到了很多關于火箭和地面系統的知識，這將有助于我們改進未來的星艦”這樣一段例行的官方說明。

因此發射失敗的原因眾說紛紜，讓我們重新回顧整個發射過程，確實有很多不尋常的情況。首先就是起飛階段，有媒體直觀對比了“星艦”、土星5號、重型“獵鷹”三款火箭的首飛錄像，明顯可見星艦離架起飛的過程十分緩慢，足見起飛推力有所不足，而根據原設計星艦的起飛推力為7500噸左右，而起飛重量是5000多噸，起飛推重比約為1.5。這已經超過了一般運載火箭1.2-1.3的起飛推重比，較高的推重比可使火箭更快地升空離架，從而降低火箭發射的重力損失，但對箭體強度和結構設計提出了更高要求。因此按理來講“星艦”應該是升空最快的，即使考慮此次發射中猛禽只開啟了90%推力，其推重比也應在1.3以上。因此，此次慢悠悠的起飛雖然看起來壯觀，但其實很可能已經埋下了發射失敗的種子。

“星艦”起飛后逐漸遠離發射臺，炸平發射臺的擔憂終于沒有了，但箭體并非徑直爬升，而是略有偏航。目前對這一情況有兩種說法，一種是說這是設計的起飛路徑，為了快速遠離發射設施；另一種則認為此時發動機已經出現推力不平衡狀態，導致箭體偏航。

事實也的確如此，根據直播畫面，火箭一起飛姿態就有所偏斜，與發射塔架并不平行。

從網友拍攝的視頻可見，星艦起飛就是歪的。

網友整理的發射直播中各階段火箭狀態圖，可見有多臺發動機未能正常工作。

隨后火箭進入爬升階段，此時通過官方直播畫面的發動機狀態圖可以清晰看出，剛一起飛就已有3臺發動機未能正常工作。起飛40秒后，第4臺發動機關閉。起飛約1分鐘后，第5臺發動機關閉。隨后火箭通過Max-Q點，即最大動壓點，這是火箭所受氣動阻力最大的時刻，但該時間點相較最初設計推遲約半分鐘。起飛后1分40秒，第6臺發動機關閉，10秒鐘后，剛剛關閉的第6臺發動機再次重新啟動。

火箭隨后繼續爬升，按照預定程序，將在2分30秒左右一級關機，并進行分離。然而此時火箭姿態明顯不正常，無論是直播畫面還是下方的姿態指示器都顯示箭體開始橫向滾轉，姿態不斷翻滾，火箭開始呈現“倒栽蔥”狀態。一級直到第3分鐘還未能關機并分離。此時火箭一級開始漏出大量白色氣體，根據直播畫面的推進劑狀態顯示，火箭液氧貯箱的液位快速下降直至耗盡，疑似出現了液氧泄漏，顯然此次發射已經不可能成功。4分鐘整，火箭自毀系統啟動，火箭凌空爆炸并解體，發射宣告失敗。爆炸后，火箭的碎片落入墨西哥灣。

事實上，不只是官方直播中顯示的狀態，起飛后約3-5秒，觀眾視角中星艦某臺發動機發生了肉眼可見的明顯爆燃，隨后第15-17秒，又一臺發動機發生爆燃。

起飛后約3-5秒，觀眾視角星艦某臺發動機發生了明顯爆燃。

不僅如此，起飛后約28秒，從觀眾視角還可發現箭體尾部有結構發生碎裂，多塊碎片被崩飛，位置疑似為發動機擺動的液壓油儲罐外殼。

圖中紅圈為崩飛的碎片。

圖中左側腳手架位置就是液壓油儲罐外殼。

根據SpaceX直播的飛行數據顯示，火箭達到最大高度24英里（約39公里），最高時速為1340英里/小時（約每小時2157公里），試飛達到了超音速并超過了最大動壓點。

故障原因眾說紛紜

對于首飛失敗的具體原因，一時激起了媒體、航天從業者和網友的極大熱情，各種原因眾說紛紜。當然，最終原因仍應以SpaceX官方的事故報告為準，因為通常的事故分析是建立在遙測數據的整體分析，事件樹的全面梳理，故障的合理復現基礎上得出的。而“吃瓜群眾”所能得到的信息極為有限，很容易被表面情況誤導。但這并不影響我們對其失敗原因進行猜測。

目前比較主流的觀點有兩個，一個是發射臺“背鍋”說，另一個是多發并聯“魔咒”說。

一次火箭的發射失敗，發射臺有什么錯呢？因為“星艦”的首飛發射臺十分特別，SpaceX沒有建造帶有導流槽或火焰偏折器的發射臺，而這是其他重型火箭發射臺都具有的共同設計特征。這些結構可以將爆炸能量和灼熱的發動機廢氣從發射場周圍的敏感設備中引開，降低損壞的風險。同時也會設置大規模的噴水裝置，水的蒸發會降低發射臺受到的灼燒，同時減少火箭和其他敏感設備遭到聲學破壞的可能。

導流槽示意圖。

正是由于缺少了這些設施，“星艦”史無前例的6000多噸推力在發射場上引發了一陣碎片雨，發射臺下被強大的發動機噴流吹出了一個大坑，甚至露出了發射臺的鋼筋和混凝土地基。被噴飛的大量碎塊四散飛濺，最遠甚至落入了發射臺東側的海面，也砸壞了各路記者設置在發射臺附近的汽車和相機等設備。發射臺上也沒有噴水降噪系統，包括SpaceX在佛羅里達州和加利福尼亞州的“獵鷹”9號發射臺，都使用了噴水系統，然而在此次“星艦”首飛中，這些系統一概欠奉。

發射后的發射臺慘狀。

所以網友高度懷疑正是噴出的大量碎片破壞了火箭的部分發動機或者管路，從而導致“星艦”起飛就有發動機失效，再加上聲學破壞的連鎖反應和疊加，最終導致發射失敗。事實上，這種疑慮并非全無根據?！靶桥灐痹谇捌诘孛纥c火試驗中，就曾出現過被噴流吹起的碎片損壞火箭的情況。2021年初，一次“星艦”靜態點火測試時候，巨大的發動機尾流直接噴向底板，底板破碎后吹起的碎片恰巧切斷了火箭底部的電纜管路，該事故導致火箭貯箱無法泄壓，險些導致“箭炸臺平”的慘痛結果。

第二個主要原因是著名的多發并聯“魔咒”，一般認為超過20臺火箭發動機并聯是很難確保整箭發射的可靠性的。其典型案例就是蘇聯時期四射四炸的N-1登月火箭，該火箭一級安裝有30臺NK-15發動機。N-1在1969年至1972年間從哈薩克斯坦進行的四次試飛中均未能成功入軌，雖然和發動機可靠性直接相關的失敗只有前兩次發射，但超過20臺發動機并聯自此一直是火箭設計上的“禁忌”，直到3芯并聯的重型“獵鷹”火箭成功首飛，但重型“獵鷹”實際上不同于N-1，其是三枚“獵鷹”9一級采用“通用芯級”的思路并聯而成，并不是單芯級內塞入20臺以上發動機。

而“星艦”的一級密密麻麻地安裝了33臺猛禽發動機，數量超過了蘇聯的N-1火箭，是目前人類并聯發動機數量最多的火箭。發動機并聯并非簡單的“推力不夠數量湊”，因為并聯數的上升會帶來振動、結構、散熱、可靠性等一系列問題，因此一般火箭都避免并聯如此多的發動機，而“星艦”冒險如此設計就必須迎難而上。因此此次的發射失敗，可能又是一次多發并聯“魔咒”的應驗。雖然結果尚未公布，但是起飛時就有多臺發動機不正常，可能是“猛禽”發動機自身可靠性不佳導致的連鎖反應，最終致使發射失敗。雖然“星艦”設計上允許一定數量發動機失效，而根據相關論文（《運載火箭動力冗余技術》作者：張智、容易等）顯示，動力冗余可以有效提高整箭可靠性，但這是建立在發動機自身單機高可靠性的前提下。而“猛禽”推力室壓力高達30Mpa，失效爆炸威力不小，飛濺的碎片難免會破壞臨近發動機和設備，從而導致連鎖反應。

目前來看，“猛禽”發動機的可靠性確實有待改進，相對于成熟的“梅林”1D發動機，“猛禽”近期在試車臺上還在不斷出問題?？偟膩碇v，馬斯克本人對試射顯然并不滿意，從直播狀態來看，事故后表情一直凝重，推特發言也不見往日試飛失敗后的輕松和戲謔，只是說了個很官方的表態。

專業論文中關于火箭冗余設計的數據對比表格。

首飛失敗影響重大

“星艦”是SpaceX孤注一擲的項目，這次失敗可謂牽一發而動全身。

從首飛失敗的影響來講，首當其沖的就是自家的“星鏈”組網，因為“星艦”進度延宕，二代“星鏈”已經等不及用“星艦”進行組網。所以目前緊急研發了mini版二代“星鏈”，并采用成熟的“獵鷹”9進行組網發射，但是“獵鷹”9的運力和整流罩包絡空間都遠遜于星艦，即使已經定下年均100發的駭人發射頻率，仍然難以滿足二代“星鏈”組網的高要求?！靶桥灐笔罪w失敗后，二代“星鏈”組網的進度還會延后，即使“獵鷹”9全力以赴，也只是縮水的二代“星鏈”，相對于原定計劃中單星重近2噸的完全版仍有縮水?！靶擎湣苯M網和帶寬擴張的推遲，自然會大幅影響SpaceX的現金流和收入，對公司財務上影響不良。

第二個最重要的影響就是美國登月，根據相關消息透露，NASA的載人登月艙項目團隊此次前往現場觀看了首飛，這也代表了NASA對目前登月艙研發進度的高度關注。目前美國重新登月的計劃中，有三個必不可少的重要組成部分：SLS火箭+“獵戶座”飛船+“星艦”，前兩者因為耗資甚巨，延期日久，長期被業界和媒體詬病，但問題是這兩者挨罵歸挨罵，目前SLS火箭和“獵戶座”研發已經完成，首次試飛也一切順利。根據計劃，只需要在2024年再完成一次載人繞月試飛，就具備了登月條件。而“星艦”目前的進度才是2026年重返月球的“最大絆腳石”，“星艦”即使這次搞定首飛，后續還要順利完成發射臺回收，快速復用發射，在軌加注，無人月面著陸演示等一系列重大試驗挑戰，然后才能具備登月條件。更遑論這次連首飛，甚至連一二級分離都沒能驗證。后續這些重大試驗，如果再遇這種挫折，難免進度繼續推遲。

而馬斯克心心念念的載人登火，或許更是遙遙無期了。

后續試飛已提上日程

可能正如馬斯克那句話說的“沒有失敗就沒有創新，如果你沒有失敗過，那證明你還不夠創新！”。這次失敗肯定不是“星艦”計劃的終結，SpaceX絕不會止步于此次挫折，畢竟最終宣告失敗下的N-1也是連續4次失敗后才終止研發的。按照原定的試飛方案，后續“星艦”還要安排3次類似的不回收發射，不斷試驗目前方案的可行性，因此S26+B9、S27+B10兩枚已經正在總裝。目前S26、27沒有安裝隔熱瓦和翼面，很可能會直接再入大氣層燒毀，完全不理解為什么這么安排試飛。

不過后續發射的關鍵不只在于“星艦”本身，還在于此次發射中“飽受摧殘”的發射臺。根據原有預期，只要火箭不是炸在發射臺上，就可以順利組織下一次試射。然而事與愿違，誠如前文所述，馬斯克公開承認嚴重低估了“星艦”正式發射時一級噴流的強大破壞力，發射臺附近一片狼藉。尤其是發射臺地基被噴出了一個大坑。網友們戲稱為“幫你挖好了導流槽”。而按照原定計劃，發射臺需要額外安裝一套龐大的噴水降溫系統，以抵消此次發射強大的噴流影響，降低火箭被聲學破壞的可能。

除此之外，還需要對發射臺、基座、推進劑儲罐等一系列設施進行修補和加固，甚至有可能需要轉移分散。同時，是否會考慮增設導流槽也尚未做出決定，如果開挖導流槽，則現場需要大量負挖施工，后續發射進度將會明顯拖累。雖然馬斯克宣稱將在2個月后組織下一次發射，但目前業界普遍認為這個時間表“過于樂觀”。

除發射臺外，“星艦”自身的迭代也會繼續進行，而“猛禽”的可靠性增強必須提上日程，除此之外的其他迭代改進仍有待曝光。但目前已經確定的是，從B9開始發動機擺動的作動器將從液壓驅動變為電驅動，除降低發動機重量外，此次試飛中發動機擺動的液壓油儲罐也疑似發生了泄漏，改為電動恰好能減少類似情況的再次發生。根據原有計劃，前三次試飛結束后，才會考慮用發射臺的筷子回收火箭，載荷部署和在軌加注也要相應順延。

“星艦”的未來道阻且長，其激進的設計思路能否使其實現目標，讓我們拭目以待。