超重型助推器
推进中 · 2023年SpaceX星舰的巨型第一级,由发射塔机械臂接住回收,之后再次飞行。
超重型助推器(Super Heavy)是托举星舰(Starship)升空的巨型第一级。星舰是太空探索技术公司(SpaceX)研制的完全可复用两级运载系统,用来把人员和货物送往地球轨道、月球和火星。超重型助推器是史上推力最大的火箭助推器,而且从设计上就要飞回来:用完不丢弃,直接飞回发射场,在半空中被发射塔的两条机械臂接住,也就是常说的“筷子夹火箭”。发射塔在第5、7、8次试飞中接住了助推器,其中两枚后来又在第9次和第11次试飞中复飞。
超重型助推器是什么?
V3版超重型助推器高约72米,大致相当于23层楼高,直径9米。它由33台猛禽3(Raptor 3)发动机推动,推进剂是液态甲烷(CH4)和液氧(LOX),工程师把这种组合叫作液氧甲烷(methalox)。按SpaceX公布的数据,它起飞时的推力约为80.8兆牛(MN),折合约8240吨(约1820万磅)。超重型助推器是星舰的下半截,离开地面这段最吃力的活由它来干。
为什么要造超重型助推器
这枚助推器要解决的是航天领域最古老的难题:火箭通常用一次就扔掉,这样上天实在太贵。超重型助推器脱胎于SpaceX早年的星际运输构想,当时叫BFR(Big Falcon Rocket,大猎鹰火箭),背后的思路很清楚:两级都回收复用,单次多运些载荷,飞得更勤,再像工厂流水线那样批量造火箭。这几件事都指向同一个目标:把每公斤入轨成本压到足够低,让登月和登陆火星的任务在经济上可行。
工作原理
33台发动机分成两组:中间的13台可以万向摆动,也就是靠转动发动机来控制方向;最外圈的20台固定不动。这些发动机一起工作,让超重型助推器的起飞推力在所有火箭中排名第一,远超美国国家航空航天局(NASA)的太空发射系统(SLS),达到阿波罗时代土星五号火箭的两倍多。

这股力量来自猛禽发动机,而且一代比一代强。海平面推力从猛禽1、猛禽2一路提升到现在的猛禽3,也就是V3版助推器所用的发动机,单台推力达280吨。
不过,最巧妙的还是它的回收方式。超重型助推器用不着着陆腿,也不用溅落海上:它直接飞回发射场,在半空中被发射塔上的两条机械臂接住。这套硬件绰号Mechazilla(机甲哥斯拉),中文网络上俗称“筷子”。在发射台旁直接接住助推器,就能在原地完成检查、试车和复飞,不用海上回收船,不用到墨西哥湾里打捞,也不用长时间拆解检修。
Mechazilla has caught the Super Heavy booster! https://t.co/6R5YatSVJX
SpaceX(@SpaceX) 在X上查看原帖
超重型助推器的经济账
整个第一级回收复用,目的是把每公斤入轨成本大幅压低。关键在于猛禽发动机推力越来越大,重量却越来越轻:猛禽3取消了发动机隔热罩,把管路直接集成进发动机内部,发动机和箭上配套硬件都轻了很多。用更少的金属换来更大的推力,推重比(推力与重量之比)随之提高,33台发动机累加起来,这份好处就相当可观了。
超重型助推器现状
截至2026年9月28日,SpaceX共完成了14次综合试飞,当天的第14次试飞是星舰首次进入轨道。V3版助推器正在进行首轮飞行测试:第12次和第13次试飞中,返航时重新点燃的发动机比计划少,两枚助推器都落入了墨西哥湾。第14次试飞时,SpaceX有意让返航点火(让助推器掉头飞回发射场的那次点火)耗尽主贮箱里剩余的液氧,借此测试助推器的极限,为今后飞回发射塔做准备;最后助推器用3台发动机点火减速,溅落在墨西哥湾。
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埃隆·马斯克(@elonmusk) 在X上查看原帖
未来走向
目标是快速、完全复用:周转时间从几个月缩短到一到两个月,最终缩短到几周。如果接住助推器变得像飞机降落一样稀松平常,火箭发射就会从难得一见变成家常便饭。正是靠成本不断下降,载人登月、载人登陆火星和大规模部署卫星才负担得起。
总结
超重型助推器已经具备SpaceX设计时预期的推力,省钱的关键在于在发射塔把它接住、再让它复飞,这是V3版助推器的下一步。
图集
图片:SpaceX;助推器返航照片:Steve Jurvetson,CC BY 2.0,经裁剪
时间线
- 2023年2月:超重型助推器完成首次大规模静态点火测试,7号助推器在发射台上点燃了33台发动机中的31台,上方没有堆叠星舰飞船。
- 2023年4月20日:星舰第1次综合试飞,也是首次轨道发射尝试,飞到约39公里高度后飞行结束。
- 2023年11月18日:第2次综合试飞由9号助推器和25号飞船执行,首次演示热分离,也就是飞船还没与助推器分开,就先点燃自己的发动机。
- 2024年10月13日:第5次综合试飞中,发射塔“筷子”第一次尝试就接住了返航的超重型助推器,这在航天史上尚属首次;马斯克在X上写道:“星舰火箭助推器被发射塔接住了。”
- 2024年11月19日:第6次综合试飞中,因发射塔通信中断,SpaceX放弃了塔臂捕获,助推器在墨西哥湾软溅落。
- 2025年1月16日:第7次综合试飞中,发射塔第二次成功接住助推器,其间有一台发动机在返航点火时没有重新点燃。
- 2025年3月6日:第8次综合试飞中,发射塔第三次成功接住超重型助推器。
- 2025年5月27日:第9次综合试飞中,超重型助推器首次复飞,这枚助推器此前执行过第7次试飞。
- 2025年8月26日:第10次试飞完成主要测试目标,其中包括星舰飞船首次成功部署载荷。
- 2025年10月13日:第11次综合试飞中,15号助推器复飞,返航后落入预定的近海溅落区。
- 2026年5月22日:第12次试飞是V3版的首飞,助推器返航时点燃的发动机比计划少,落入墨西哥湾。
- 2026年7月24日:第13次试飞中,助推器着陆点火时重新点燃的发动机比计划少,落入海中。
- 2026年9月28日:第14次试飞中,星舰首次进入轨道,部署了26颗星链V3卫星;助推器在墨西哥湾溅落。
