SpaceX星舰第三版与前辈有何不同？一文详解世界最大火箭进化史
摘要： SpaceX发布技术对比文章，详细解析星舰第三版相比第二版在推力、有效载荷和设计上的一系列重大升级，揭示这款被冠以"世界最大火箭"称号的航天器如何在每一代中实现跨越式进化，瞄准5月19日首飞目标。
你只需再稍微伸长一点脖子，就能仰望 SpaceX 全新的星舰火箭了。该公司正为计划于 5 月 19 日进行的星舰第三版（V3）首飞做准备，自七个月前上次发射以来，这枚火箭经历了彻底的设计改造。
首枚全堆叠的星舰火箭（由超级重型助推器和飞船上级级组成）于 2023 年 4 月发射。三年零十次额外试飞之后，SpaceX 推出了星舰 V3——这是在那 11 次发射中积累的成功、失败与经验教训的结晶。这枚全新精良设计的火箭比其前代更强大、更耐用、能力更强，并且更接近全可重复使用的运载火箭。
星舰 V3 还将从 SpaceX 最新的发射台升空，这是该公司在德克萨斯州南部星基地建造的第二个发射台。升级后的硬件旨在让星舰的设计更成熟，使该飞行器从试飞阶段迈向可运行架构，以支持快速复用、高频率发射以及在轨加注——这些对于星舰为 NASA 阿尔忒弥斯计划（将把宇航员送上月球）执行的任务至关重要。
V3 比之前的星舰高出约 1.5 米，并且推力大幅增强。两级——超级重型和飞船——都配备了 SpaceX 的新一代猛禽 3 发动机，相比前代猛禽 2 更简洁、更强劲、更可靠。就超级重型助推器而言，这意味着 33 台发动机同时点火，起飞总推力超过 1800 万磅。
根据 SpaceX 5 月 12 日的更新，V3 超级重型助推器配备了三个栅格翼（帮助其返回地球并精确着陆的网状结构），而不是之前的四个。每个栅格翼比之前大约大 50%，并且位置更靠下，以避免在飞行中与飞船级分离时受到“热分离”程序的热影响。（“热分离”指飞船级在与超级重型实际分离前就开始点火）。飞行器的热分离环也已重新设计，并连接在助推器顶部；星舰 V2 的热分离环是一个级间段，会在飞行中与两级别离并坠回地球。
更新中称，在超级重型内部，重新设计的燃料输送管“大小与猎鹰 9 号火箭的一级相当”，使助推器的 33 台猛禽 3 发动机能够更快、同时点火，用于发射和着陆减速燃烧。SpaceX 还对火箭尾部支撑这些发动机的区域进行了改动，通过更紧密地集成燃料输送、电力和计算机系统，更好地保护该区域免受高温影响。
飞船上级级也有一系列升级，包括其尾部区域的管路和布线布局变更、更大的推进剂储箱以及改进的反应控制系统。SpaceX 还对飞船处理低温推进剂的方式进行了重大改进，沿星舰箭体增加了四个对接端口，并增设了一个用于在零重力下管理低温推进剂的专用系统。
储存航天器的低温推进剂并在飞行器之间进行转运，是 SpaceX 尚未尝试的能力，但这是星舰设计中的关键技术。为了让飞船能飞到低地球轨道以外，它需要其他星舰进行在轨加注来补满燃料箱。而且，如果 SpaceX 要赶上 NASA 将宇航员送上月球的时间表（按计划为 2028 年底的阿尔忒弥斯 4 号任务），它需要尽快展示这一能力。
SpaceX 是两家签约向阿尔忒弥斯计划提供月球着陆器的公司之一，它需要在宇航员乘坐星舰之前，满足 NASA 对载人飞行的各项要求。这包括前面提到的低温推进剂挑战，以及完成无人落月并安全发射回月球轨道——在实际任务中，星舰将在月球轨道上与 NASA 的猎户座飞船交会，并将宇航员转移回去。
NASA 的目标是在 2027 年底执行阿尔忒弥斯 3 号任务，届时将发射猎户座飞船至低地球轨道，以演练与星舰和/或阿尔忒弥斯计划另一个着陆器（蓝色起源的“蓝月”）的对接程序。NASA 已表示愿意使用其中一个或两个着陆器，具体取决于任务执行时各自的准备情况。
因此，星舰 V3 的首次亮相任务责任重大。一次成功的任务将包括：部署 22 个星链质量模拟器载荷、升级版隔热瓦的分散与测试（其中包括两个模拟器载荷上的摄像头检查飞船底部是否有缺失或损坏的隔热瓦）、在太空中重新点燃一台飞船上的猛禽 3 发动机、在再入过程中对飞船进行各种测试机动以施加应力，以及两级进行减速燃烧以实现海上软着陆溅落。这是一份长长的清单，任何挫折都可能对 SpaceX 和 NASA 产生深远影响。