星艦第十飛暴露熱防護(hù)罩短板：SpaceX高管稱「必須密封隔熱瓦」

外界視星艦第十飛大獲全勝，內(nèi)部卻看作絕佳實(shí)測結(jié)果——SpaceX高管比爾·格斯滕邁爾最近在克利夫蘭研討會(huì)首度剖析IFT-10的熱防護(hù)罩痛點(diǎn)：金屬隔熱瓦氧化成「致敬航天飛機(jī)」的橙色銹跡，隔熱瓦縫隙滲熱燒蝕底層材料，但創(chuàng)新性密封技術(shù)「卷餅」方案已就位，助力明年V3版星艦沖刺軌道飛行。知名科技媒體《Ars Technica》航天記者斯蒂芬·克拉克對此推出獨(dú)家報(bào)道，詳解數(shù)據(jù)洞見、實(shí)驗(yàn)教訓(xùn)與迭代藍(lán)圖，直擊全球最大火箭如何破解快速復(fù)飛的工程謎題，帶你領(lǐng)略人類深空征途的創(chuàng)新火花。三體引力波全文譯成中文，以饗讀友。

SpaceX’s lesson from last Starship flight? “We need to seal the tiles.”

星艦試飛暴露熱防護(hù)罩短板：SpaceX稱「必須密封隔熱瓦」

2025年9月10日，斯蒂芬·克拉克（Stephen Clark）

兩周前，SpaceX星艦完成了第十次試飛，精準(zhǔn)地在印度洋實(shí)現(xiàn)濺落，標(biāo)志著這枚全球最大火箭的又一次里程碑。然而，飛船的熱防護(hù)罩暴露了關(guān)鍵問題：瓦片間的縫隙讓高溫氣體滲入，燒蝕了下層材料。SpaceX高管比爾·格斯滕邁爾（Bill Gerstenmaier）在最新演講中披露，工程師們已制定改進(jìn)計(jì)劃，下一代星艦（V3版）將在明年嘗試軌道飛行，為月球和火星任務(wù)鋪平道路。本文將深入剖析此次試飛的成果、問題與未來計(jì)劃，帶你走進(jìn)SpaceX星艦計(jì)劃的最新進(jìn)展。

▲SpaceX第十次星艦試飛S37以精準(zhǔn)濺落印度洋告終。視頻來源：SpaceX

●第十次試飛：成功與挑戰(zhàn)并存

8月26日，SpaceX的星艦從位于德克薩斯州星艦基地的發(fā)射臺(tái)騰空而起，這是全球最大火箭——由超重型助推器和星艦上層（飛船）組成的龐然大物——的第十次全尺寸試飛。發(fā)射場地位于美墨邊境以北，毗鄰墨西哥灣。

此次試飛有兩個(gè)核心目標(biāo)：首先是解決推進(jìn)系統(tǒng)問題。此前三次試飛中，星艦的推進(jìn)和推進(jìn)劑系統(tǒng)頻頻出現(xiàn)故障，SpaceX急需驗(yàn)證改進(jìn)措施。其次測試熱防護(hù)罩性能。星艦腹部的熱防護(hù)罩由數(shù)千塊陶瓷瓦片組成，工程師們希望獲取其在大氣再入期間的性能數(shù)據(jù)。

「一切進(jìn)展得非常順利，」格斯滕邁爾在周一于克利夫蘭舉辦的美國宇航學(xué)會(huì)格倫空間技術(shù)研討會(huì)上表示。

起飛一小時(shí)多后，星艦在澳大利亞西北的印度洋精準(zhǔn)濺落，距離目標(biāo)點(diǎn)僅10英尺（約3米）。SpaceX在濺落點(diǎn)附近放置了一個(gè)充氣浮標(biāo)，配合無人機(jī)記錄了飛船的最終降落畫面。視頻顯示，星艦以腹部朝下的姿態(tài)墜向海面，在最后時(shí)刻點(diǎn)燃六臺(tái)猛禽引擎中的三臺(tái)，翻轉(zhuǎn)至垂直姿態(tài)，平穩(wěn)落入海中。

然而，飛船外表帶著明顯的「戰(zhàn)斗傷痕」。尾部和襟翼有可見損傷，最引人注目的是飛船側(cè)面呈現(xiàn)出一片銹橙色。SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克解釋，這片橙色是由測試用的金屬熱防護(hù)瓦片氧化造成的。與以往試飛不同，此次幾乎所有瓦片都從發(fā)射到著陸保持完好，這是一個(gè)積極信號(hào)。

▲SpaceX負(fù)責(zé)建造與飛行可靠性的副總裁比爾·格斯滕邁爾（Bill Gerstenmaier），本周一公開星艦第十次飛行的結(jié)果。圖片來源：美國宇航學(xué)會(huì)（American Astronautical Society）

●熱防護(hù)罩的實(shí)驗(yàn)與教訓(xùn)

格斯滕邁爾在研討會(huì)上詳細(xì)解析了試飛結(jié)果，重點(diǎn)聚焦于熱防護(hù)罩的性能。

為探索更簡單、耐用的熱防護(hù)方案，SpaceX在飛船側(cè)面安裝了三塊金屬瓦片，測試其在高溫高氧環(huán)境下的表現(xiàn)。結(jié)果并不理想。「金屬瓦片……表現(xiàn)得不太好，」格斯滕邁爾說，「它們在高氧環(huán)境中劇烈氧化，形成了那種漂亮的橙色，像是向航天飛機(jī)計(jì)劃致敬的外部燃料箱顏色?！?/p>

這種橙色氧化現(xiàn)象揭示了金屬瓦片的局限性。SpaceX工程師們希望金屬瓦片能簡化制造流程并提高耐用性，但試驗(yàn)表明它們無法承受再入時(shí)的極端條件。相比之下，陶瓷瓦片雖然復(fù)雜，但表現(xiàn)更可靠。

▲星艦S37于8月26日在即將濺落印度洋前的驚人一瞬。圖片來源：SpaceX

格斯滕邁爾以其一貫深入淺出的風(fēng)格，解釋了問題的根源。「我們發(fā)現(xiàn)瓦片之間存在較大縫隙，高溫氣體通過這些縫隙滲入，燒蝕了下層的熱障材料?！梗ㄗg者注：熱障材料（thermal barrier material，一種源自SpaceX龍飛船熱防護(hù)罩的燒蝕材料，用于抵御大氣再入高溫。）他指出，飛船頂部的一片白色區(qū)域正是燒蝕的結(jié)果，這種白色殘留物是由龍飛船熱防護(hù)罩的燒蝕材料在高溫下?lián)]發(fā)形成的。

「這告訴我們，我們需要密封瓦片，」格斯滕邁爾總結(jié)道。飛船主體采用高熔點(diǎn)不銹鋼合金，比航天飛機(jī)和龍飛船的鋁制結(jié)構(gòu)更耐高溫，因此即使熱防護(hù)罩受損，飛船仍能承受一定程度的熱量侵襲。然而，要實(shí)現(xiàn)馬斯克設(shè)想的24小時(shí)內(nèi)快速復(fù)飛，熱防護(hù)罩必須更加堅(jiān)固耐用。

相比之下，NASA航天飛機(jī)使用了約2.4萬塊脆弱的陶瓷瓦片，需在每次任務(wù)后手工檢查和修復(fù)。SpaceX龍飛船雖然結(jié)構(gòu)可重復(fù)使用，但其熱防護(hù)材料僅限一次性使用。星艦熱防護(hù)罩需要應(yīng)對發(fā)射時(shí)的強(qiáng)烈振動(dòng)、太空中的極端溫差、大氣再入的灼熱高溫，以及返回發(fā)射臺(tái)時(shí)被機(jī)械臂捕獲的沖擊。馬斯克曾直言，熱防護(hù)罩是星艦計(jì)劃「最大的工程挑戰(zhàn)」。

●第11次試飛：引入「卷餅」解決方案

針對隔熱瓦片縫隙問題，SpaceX工程師們已經(jīng)找到了一種創(chuàng)新解決方案——「卷餅」密封技術(shù)。格斯滕邁爾介紹，這種材料像包裝紙一樣包裹在每塊瓦片周圍，由機(jī)器人機(jī)械固定。「當(dāng)我們將瓦片按入時(shí)，這種『卷餅』材料會(huì)填充瓦片側(cè)面的縫隙，然后在表面切除多余部分。」

這種方法有望取代航天飛機(jī)上使用的復(fù)雜填縫材料，后者容易在飛行中脫落。試飛中，工程師們在飛船頂部的一些瓦片下試驗(yàn)性地使用了「卷餅」材料，效果顯著——這些區(qū)域未出現(xiàn)明顯的燒蝕痕跡。

「在下一次飛行，即第11次試飛中，我們將在整艘飛船上全面應(yīng)用『卷餅』材料，測試其密封效果和瓦片性能，」格斯滕邁爾透露。第11次試飛預(yù)計(jì)于10月進(jìn)行，軌跡與此前試飛類似，仍為亞軌道飛行。

▲下一次星艦試飛的超重型助推器（B15-2）在周日靜態(tài)點(diǎn)火測試中的俯視圖。該助推器曾在3月飛行，并被發(fā)射臺(tái)塔架捕獲臂回收。圖片來源：SpaceX

SpaceX周日（9月7日）在德州對下一次試飛的超重型助推器進(jìn)行了靜態(tài)點(diǎn)火測試，該助推器曾在3月飛行并被發(fā)射臺(tái)的機(jī)械臂成功回收。

「這次飛行我們不會(huì)嘗試太多新技術(shù)，」格斯滕邁爾說，「我們希望更接近明年計(jì)劃飛行的配置。」

●邁向軌道飛行：V3版星艦與猛禽引擎升級(jí)

SpaceX的野心遠(yuǎn)不止亞軌道測試。格斯滕邁爾透露，2026年將是星艦計(jì)劃的關(guān)鍵一年，SpaceX將推出下一代星艦/超重型助推器組合——V3版（Version 3）。這一版本將配備性能更強(qiáng)的全新猛禽引擎，為軌道飛行做準(zhǔn)備。

「明年，我們將首先進(jìn)行V3版的亞軌道飛行，如果成功，我們可能會(huì)在隨后的V3飛行中嘗試進(jìn)入軌道，」格斯滕邁爾在回答《Ars Technica》記者提問時(shí)表示。這意味著軌道飛行可能在第13次試飛左右實(shí)現(xiàn)，與馬斯克近期預(yù)測的「第13至15次試飛嘗試捕捉和回收星艦」相符。

進(jìn)入軌道需要星艦加速至軌道速度，繞地球一周后返回德州星艦基地。迄今為止，星艦所有試飛均為亞軌道，旨在確保飛船能夠受控返回，避免失控再入導(dǎo)致的大型碎片墜地風(fēng)險(xiǎn)。軌道飛行將開啟星艦計(jì)劃的新篇章，包括——

回收星艦：完整回收飛船以評(píng)估熱防護(hù)罩和其他系統(tǒng)的性能。

部署下一代星鏈衛(wèi)星：為SpaceX星鏈寬帶服務(wù)發(fā)射更強(qiáng)大的衛(wèi)星。

軌道加油演示：實(shí)現(xiàn)兩艘星艦在太空中的大規(guī)模推進(jìn)劑轉(zhuǎn)移，這是未來月球和火星任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。

「2026年，我們的重點(diǎn)將是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推進(jìn)劑轉(zhuǎn)移，」格斯滕邁爾說，「如果要離開地球軌道，這是必不可少的。」

●超重型助推器的意外發(fā)現(xiàn)

除了星艦上層的熱防護(hù)罩實(shí)驗(yàn)，第十次試飛還為超重型助推器帶來了意外收獲。助推器在發(fā)射后沿墨西哥灣海岸線濺落，SpaceX借此測試了其在更高應(yīng)力下的表現(xiàn)，模擬未來返回發(fā)射臺(tái)被機(jī)械臂捕獲的場景。

格斯滕邁爾透露，助推器在下降過程中的穩(wěn)定性超出了預(yù)期?！肝覀冊诘孛鏈y試中發(fā)現(xiàn)，助推器在亞音速下降時(shí)會(huì)遇到不穩(wěn)定抖動(dòng)，但實(shí)際飛行數(shù)據(jù)顯示，我們的機(jī)動(dòng)能力比計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)和風(fēng)洞測試預(yù)測的更強(qiáng)。」

這一差異令SpaceX的工程師們困惑。「我們不知道為什么實(shí)際飛行比模型預(yù)測的更穩(wěn)定，」格斯滕邁爾說，「這是一個(gè)值得學(xué)術(shù)界和研究機(jī)構(gòu)深入探討的問題?！顾腴_玩笑地表示，SpaceX追求的是「最小可行解」——找到可行的方案后便快速應(yīng)用，而非深究其原理。

▲星艦熱防護(hù)罩局部視圖，包括三款實(shí)驗(yàn)性金屬隔熱瓦。每塊瓦片大小約相當(dāng)于一個(gè)餐盤。圖片來源：SpaceX

●展望未來：星艦的快速迭代與太空探索

SpaceX星艦計(jì)劃以快速迭代和試驗(yàn)為核心，金屬隔熱瓦和「卷餅」材料的測試正是這一理念的體現(xiàn)。格斯滕邁爾將這種方法比作「邊飛邊學(xué)」，通過實(shí)際飛行驗(yàn)證設(shè)計(jì)，快速改進(jìn)。與NASA的航天飛機(jī)計(jì)劃耗費(fèi)數(shù)年開發(fā)不同，SpaceX在短短幾年內(nèi)已完成十次全尺寸試飛。

星艦成功不僅關(guān)乎SpaceX的商業(yè)目標(biāo)——如星鏈網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，還承載著NASA的登月計(jì)劃和馬斯克的火星殖民愿景。熱防護(hù)罩的完善、軌道飛行的實(shí)現(xiàn)以及軌道加油技術(shù)的突破，將決定星艦?zāi)芊癯蔀槿祟愄剿魃羁盏闹髁ぞ摺?/p>

「我們正在發(fā)明新技術(shù)，擴(kuò)展測試邊界，」格斯滕邁爾總結(jié)道，「這些試驗(yàn)為未來的軌道飛行和深空任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。」

原文作者：斯蒂芬·克拉克（Stephen Clark）是《Ars Technica》航天記者，專注于報(bào)道私營航天公司和全球航天機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)。他的文章涵蓋技術(shù)、科學(xué)、政策和商業(yè)的交匯，聚焦地球及其之外的太空探索。

原文鏈接：https://arstechnica.com/space/2025/09/spacexs-lesson-from-last-starship-flight-we-need-to-seal-the-tiles/