SpaceX首次嘗試超重推進級﹣星艦飛船組合體的軌道級發射，多台發動機異常，飛行約239秒後箭體爆炸解體。中國宇航學會主辦的綜合性學術刊物《宇航學報》刊文，深度介紹了SpaceX星艦的設計、發射情況，並對失利原因進行了詳細分析。

星艦是世界首型兩級完全重複使用重型運載火箭，名義直徑9m，高度約119m，全箭起飛質量約5000t，最大起飛推力7260t。

其中，超重推進級高度69m，總重約3400t，結構乾重約250t，使用低溫液氧/甲烷作為推進劑。

推進級帶有33台猛禽發動機，其中中圈10台、內圈3台可十字擺動，搖擺幅度±15°，外圈20台固定不搖擺。

星艦飛船為可重複使用的入軌級，高度50m，總重約1200t，結構乾重約125t，可實施在軌加註。

飛船由6台全流量補燃循環液氧甲烷的猛禽發動機提供動力，其中外圈3台為真空版，固定噴管，尾噴口直徑2.4m，最大真空推力350t，比衝382s，內圈3台為海平面版，擺動式噴管，尾噴口直徑1.3m，最大推力220t，比衝330s左右。

超重﹣星艦規模遠超土星五號火箭，起飛重量約為後者的1.7倍，完全重複使用時LEO運載能力為150t，一次性使用時LEO運載能力250t。

超重-星艦總案示意圖

超重推進級發動機佈局及搖擺示意圖（33台佈局）

4月20日，超重-星艦在發射前40s發現推進劑貯箱增壓問題，流程暫停，緊急排故檢查後點火起飛，當時就有3台發動機未工作。

在上升過程中，發動機噴流多次出現爆燃情況，更多發動機工作異常，整體速度、高度均遠遠低於公佈的理論情況，飛行至169s時沒有按照既定程序級間分離。

本次飛行達到的最大速度約為599m/s（148s），最大高度約為39km（200s），飛行約239s後高度跌落至29km附近，箭體爆炸解體。

首飛剖面示意圖

反設計的三維飛行彈道形態

1、起飛漂移分析

起飛過程中，箭體姿態傾斜明顯，在遠離塔架方向的起飛漂移量較大。

通過分析認為，超重-星艦在起飛出塔過程中，施加了遠離塔架方向的程序角，主動對起飛漂移量進行控制，目的在於提升起飛出塔安全性。

火箭飛出塔架後，程序角回正。

2、動力系統分析

從飛行視頻中給出的遙測信息看，超重-星艦點火時有3台發動機未正常起動，起飛後動力系統連續出現異常現象，包括異常閃光、爆燃、噴流異常、推力喪失等。

特別是飛行至90s左右，疑似出現推進劑洩漏。

至115s時，剩餘推進劑的混合比（氧化劑與燃燒劑質量之比）發生明顯變化，表明在飛行過程中液氧消耗過快，初步判斷液氧可能出現洩漏。

超重推進級的剩餘推進劑混合比

80~90s左右，1台中心發動機和1台外圈發動機的噴口火焰亮度明顯偏弱，初步判斷出現了遠離額定狀態的低推力工況。

116s時，火箭尾部靠上方部位有橫向火焰噴出。125s時，發動機尾部火焰突然擴大，推測出現爆炸。

超重-星艦飛行過程典型圖像（動力系統工作狀態）

值得注意的是，經分析認為本次任務中官方視頻的遙測火箭狀態信息不准確，未能體現發動機工作的實際情況。

綜合上述分析，超重-星艦首飛過程中，超重推進級動力系統出現的異常現象較多，多台猛禽-2發動機相繼出現故障，是導致首飛失利的直接原因。

3、彈道數據分析

經分析，超重-星艦起飛推重比約為1.23。起飛32s後，計算復現彈道過載出現小幅下降，47s後出現大幅下降。

發動機失效台數和推力節流係數見下表，造成推力下降的原因可能為動力系統故障。

結合上述分析，超重推進級工作過程中部分發動機出現故障，喪失推力，但節流過程仍按照標準程序進行，推測未針對推力下降故障實施推力在線智能調節。

4、姿控能力分析

飛行至80~90s時，可推測部分發動機失效，並產生干擾力矩。

經計算，需要剩餘可擺動的11台發動機擺動約1°，才能抵消至少8台發動機失效帶來的干擾。

這是因為可擺動發動機的力臂要遠大於固定發動機產生干擾力的力臂，初步估算在10倍左右。

因此可以推斷，如果伺服機構、剩餘發動機等其它系統工作正常，且在不存在其它異常乾擾情況下，火箭的姿態控制能力是足夠的，箭體姿態不應產生髮散。

基於上述分析，推測導致姿態發散的原因可能是部分擺動伺服機構功能失效，或者存在較大的異常乾擾。

5、地面環境分析

超重-星艦系統採用無導流槽發射工位，通過25m高的發射台來避免發射時高速射流可能帶來的破壞。

結果，超重-星艦起飛時噴射的高速射流直接破壞了發射台台底的水泥基座，部分石塊甚至飛到幾百米外的海面上，而飛起的碎片也使得發射台附近的燃料罐、吊車和轉播車等受到不同程度的破壞。

此外，星艦飛船的部分隔熱瓦散落在發射基地附近。

起飛前後發射塔架比對

綜合上述分析，超重-星艦作為世界上起飛推力最大的火箭，在起飛過程中因發動機高溫高速噴流引起的力、熱、噪聲環境極其惡劣，可能是造成點火時部分發動機未能正常工作的原因。

總體而言，通過對任務情況進行分析，初步判斷動力系統故障是本次飛行任務失利的直接原因。

結合任務試驗目的，本次試驗實現了對超重推進級的部分考核，但由於未能針對推力下降等故障進行在線智能處置，最終未實現對星艦飛船的軌道級飛行考核。

國外網友燭光致敬星艦