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SpaceX第五次星舰轨道试飞任务

第五次星舰全系统联合发射测试飞行

第五次星舰轨道试飞任务（IFT-5）是由SpaceX于2024年10月13日进行的第五次星舰全系统联合发射测试飞行[1][2]，根据SpaceX声明，发射日期原先预计为9月中旬，但因美国联邦航空管理局（FAA）要求多余的环境分析问题可能延至11月下旬[3]。SpaceX表示，自8月初以来，星舰已经准备好飞行[4]，但由于环保投诉和冗长的许可过程，FAA将发射许可从9月推迟到11月。最终FAA于10月12日颁布此次飞行许可证[5][6]。

第五次星舰轨道试飞任务（IFT-5）
助推器B12返回发射场
名称第五次星舰轨道试飞任务（IFT-5）
任务类型试飞
运营方SpaceX
任务时长1小时5分42秒
圈数<1
航天器属性
航天器星舰BS1230
航天器类型原型机
发射质量约4,800公吨
功率B12:最大7,590公吨
S30:最大1,250公吨
任务开始
发射日期10月13日 12:25 UTC
运载火箭星舰S30
超重型助推器B12
发射场SpaceX星港
任务结束
丢弃形式B12 成功完好返回发射场
S30 成功于印度洋软溅落后引爆解体
毁损日期2024年10月13日UTC

B12 不适用

S30 13:30:51
最后通信2024年10月13日UTC

B12 12:31:58

S30 13:30:42
着陆地点B12 SpaceX星港
S30 印度洋
← IFT-4
IFT-6 →

此次更换了星舰S30的全部隔热瓦，强度是原来的两倍，且底下有烧蚀材料作为辅助隔热层[7]。SpaceX认为在IFT-4时B11的表现足以证明现在助推器能够安全返回发射塔，将会在此次进行机械臂回收测试[3][8][9][10]，并使用B14.1进行了发射塔机械臂的测试[11]。而向联邦通信委员会（FCC）申请的通讯许可证最新日期为8月30日开始[12]。

此次飞行成功达到了预期目标，超重型助推器B12返回发射场并由机械臂于空中夹住；星舰S30于印度洋完成水上软着陆后按计划自沉[13]。

发射载具BS1230

B12

超重型助推器B12于2023年6月开始组装[14]。12月28日被移至模拟推力台上[15][16]，并被移至梅西（Masseys）测试场[17]。2024年1月10日进行首次低温测试，并于1月12日进行第二次低温测试[18]。1月中被移至火箭花园（Rocket Garden）[19]，于1月24日被移至Mega Bay 1安装发动机及热分离[20]。2月2日，由SpaceX发出的图片可看出已开始安装发动机[21]。7月15日，完成首次的静态点火[22]。16日，B12被运回Mega Bay 1安装热分级环以及进行发射前检修[23]。29日，B12的热分级环被运入Mega Bay 1[24]。9月20日，B12被移至发射场，并被升至发射台上空模拟回收动作[25]，随后被放置于发射台上组装热分级环[26]。21日，B12和S30完成首次堆叠[27]。9日，S30和B12的FTS（Flight Termination System）安装完成[28]。

 
助推器B12返回发射塔并被机械臂捕获

此次目标是让助推器回到发射场并被机械臂捕获[2]。此次助推器B12总计飞行约414秒，在发射后59秒通过了Max-Q，在发射后159秒与S30分离，6秒后开始56秒的返程点火，发射后390秒开始着陆点火，并于24秒后被机械臂成功捕获，成为首个成功完整回收的助推器[13]。

S30

星舰S30于2023年12月30日被移至梅西测试场[29]，2024年1月3日进行首次低温测试[30]。1月10日S30被运回High Bay[31]，而在4月4日被运至Mega Bay 2中的引擎安装台2上[32]，并于4月8日至9日间安装了发动机[33]。5月1日被移至亚轨道发射台[34][35]。5月7日进行低温测试[36]，而原定静态点火因不明原因取消[37]。5月8日成功进行6发动机静态点火测试[38]。6月5日，至少一具真空猛禽发动机被更换[39]。6月9日，马斯克表示根据IFT-4的数据，S30将全部更换为新型隔热瓦，并于底下使用烧蚀材料作为辅助隔热层[40][41]。6月11日，S30开始移除原先的隔热瓦[42]。因更换了发动机，S30更换完TPS后被移至Mega Bay 2并放至新的静态点火台上[43]，准备运至梅西测试场进行静态点火[44]。26日，S30完成了全发动机静态点火测试[45][46]。27日，S30被移运回生产线进行飞行前检修[47]。8月3日，S30更换了其中一具真空发动机[48]。6日，S30被移至梅西测试场[49]。7日，完成了旋转启动测试[50]。8日，S30被移运回生产线进行飞行前检修[51]。9月20，S30被移至发射场[52]。21日，B12和S30完成首次堆叠[27]。10月8日，S30被再次移下发射台[53]。9日，S30和B12的FTS安装完成[28]。11日，S30被重新堆叠于B12上[54]。

 
星舰B1230点火升空

此次目标是让星舰再入大气层并在印度洋上的目标区域软溅落[2]。此次星舰S30总计飞行1小时5分42秒，在发射后159秒与B12分离，在349秒的加速燃烧后发动机关机开始沿跨地球轨道（LEO）飞行。发射后约45分25秒开始再入大气层，发射后1小时5分23秒开始着陆点火，并于发射后1小时5分42秒于印度洋目标区域溅落[13]。

发射延迟

2024年6月12日，美国联邦航空管理局（FAA）表示在第五次飞行测试前不需要进行IFT-4的事故调查[55]。FCC通讯许可证开始于8月30日[12]。

8月初，星舰已准备好进行第五次飞行测试[4]。9月10日，SpaceX宣布FAA已将发射日期从9月推迟至11月[3][56]。SpaceX在官方声明中提到FAA的许可程序问题，并重申他们将公共安全置于飞行成功之上，承认由于超重型助推器的回收测试，FAA需要额外时间来审核许可[3]。

尽管如此，SpaceX在声明中抱怨FAA受一些无关紧要的问题分心，未能集中资源进行公共安全和环境的关键分析[57]。SpaceX指出，线上反对者或相关利益团体提供了"不准确的科学数据"，导致对SpaceX发展的阻碍[3]。

德克萨斯州环境质量委员会（TCEQ）收到14起关于星舰水冷钢板对环境影响的投诉后，TCEQ发函通知表示SpaceX违反了《清洁水法》等环境法规，因为SpaceX多次将污染物排放接近或至(into or near)附近水域[58][59][60]。美国国家环境保护局（EPA）因SpaceX未经许可排放工业用水而对其罚款，处以罚金148,378美元[59][61][62]。根据EPA的数据，每次SpaceX水冷钢板使用了11.4万到19.45万加仑的淡水[61]。SpaceX随后申请了排放许可，但EPA表示审核过程至少需要330天[61]。

SpaceX表示，在未进行充分理解水冷钢板的情况下，EPA便发出了管理命令，最终EPA同意只需更改许可证名称而不是更改装置[3]。

SpaceX批评了有关星舰水冷钢板污染环境的虚假报导，强调TCEQ、FAA和美国鱼类及野生动物管理局（USFWS）已确定系统不会对环境造成危害。 声明水冷钢板没有排放污染物，使用的是饮用水，并且排放水取样中的污染物含量始终微乎其微且符合标准[3]。

SpaceX披露，根据与USFWS共同制定的协议，生物学家已对星际基地附近的鸟类进行了10年的独立生物监测，未发现对鸟类种群的影响。公司补充说，飞行前后将使用红外无人机进行监测，以追踪鸟巢的情况。SpaceX也表示他们在每次发射前与USFWS专家合作[3]。

SpaceX指出，FAA批准了与美国国家海洋渔业局（NMFS）的60天咨询，以评估第五次飞行的助推器B12可能落入海洋的情况，然而其他发射公司的一次性助推器落海则免于此类咨询。同样，SpaceX提到FAA将与USFWS进行60天咨询，以评估音爆对野生动物的影响，尽管研究显示音爆对野生动物影响甚微，且FAA与USFWS已确认不会产生重大影响[3]。

SpaceX指出，目前有四个环境问题未解决，这些问题是造成发射延误的原因，并显示了目前的监管环境给发射公司带来的困难[3]。国会议员、商业太空飞行联合会(CSF)以及航天业人士批评FAA的法规，认为这些法规造成了许可延误并使美国在太空竞争中处于不利地位。而FAA的商业航天运输副主任不同意这些批评，并为法规进行辩护[63]。

在记者声明中，FAA重申了IFT-4的许可证允许使用相同的飞行器配置和任务轨道进行多次飞行。然而，由于SpaceX选择修改这两项内容，尝试"捕捉"超重型助推器，使得需要更深入的审核[64]。

在2024年9月10日美国众议院科学小组委员会的会议上，布莱恩·巴宾和Haley Stevens表达了对FAA"Part 450商业发射和重返地球法规"处理许可进度的担忧，这可能会影响阿提米丝计划，因为蓝色起源和SpaceX的登月器将使用商业许可发射。巴宾进一步表示，他担心"中共将在美国仍被繁琐的许可程序束缚时，把太空人送上月球"[63]。SpaceX表示，政府的文书工作阻碍了他们迅速发射星舰以履行阿提米丝计划的承诺[3]。

SpaceX于9月19日发函参众两院的太空与技术委员会及科学与运输委员会主席和成员，指出FAA无法跟上目前商业太空产业的步伐并表示担忧。指称FAA缺乏审核许可证的资源，并将其有限的资源使用在无关公共环境及安全的领域上，干扰并削弱了国家的优先事项及创新能力[65]。

10月2日时，美国海岸警卫队发出海员公告，指出10月12日07:00-08:10 a.m. CST于博卡奇卡附近将有火箭发射活动[66]。FAA随后声明，因IFT-5飞行任务更改及SpaceX在8月中旬更新了新的环境影响报告，以致需要更进一步的调查，其将维持在11月下旬之前将不会批准IFT-5许可证的决定[67]。

任务进程

2024年
5月
  • 8日，S30完成了全发动机静态点火测试[38]。
6月
  • 11日，S30开始移除原先的隔热瓦(TPS)[42]。
  • 12日，FAA在Email中回复，对于IFT-4无须进行事故调查[68]。
7月
  • 9日，B12被移至发射场[69]，并于当天被放置于发射台上[70]。
  • 11日，B12完成压力测试(Pressurization Test)[71]。
  • 12日，B12完成旋转启动(Spin Prime)测试[72]。
  • 15日，B12成功进行全发动机静态点火测试[22]。
  • 16日，B12被运回Mega Bay 1准备安装热分级环以及进行发射前检修[23]。
  • 20日，S30更换完TPS后被移至Mega Bay 2并放至新的静态点火台上[43]，准备运至梅西测试场进行静态点火。
  • 26日，S30完成了全发动机静态点火测试[45][46]。
  • 27日，S30被移运回生产线进行飞行前检修[47]。
  • 29日，B12的热分级环被运入Mega Bay 1[24]。
8月
  • 3日，S30更换了其中一具真空发动机[48]。
  • 6日，S30被移至梅西测试场[49]。
  • 7日，S30完成了旋转启动测试[50]。
  • 8日，S30被移运回生产线进行飞行前检修[51]。
9月
  • 10日，根据SpaceX资讯，发射日期可能因FAA要求多余的环境分析而延至11月下旬，较原先讨论过的9月中旬延后2个多月[73][74]。
  • 20日，B12被移至发射场，并被升至发射台上空模拟回收动作[25]，随后被放置于发射台上组装热分级环[26]。
  • 20日，S30被移至发射场[52]。
  • 21日，B12和S30完成首次堆叠[27]。
  • 23日，SpaceX对BS1230装载了部分的推进剂进行部分湿式彩排(Partial WDR)[75]。
  • 30日，S30被移下发射台，B12的热分级环也被移下[76]。
10月
  • 4日，热分级环被重新堆叠于B12上[77]。
  • 5日，S30被重新堆叠于B12上[78]。
  • 7日，BS1230完成第二次部分湿式彩排[79]。
  • 8日，S30被再次移下发射台[53]。
  • 9日，S30和B12的FTS安装完成[28]。
  • 11日，S30被重新堆叠于B12上[54]。
  • 12日，FAA颁布此次飞行许可证[5][6]。
  • 13日，UTC+0时间12点25分，星舰BS1230成功离开发射台[1]。发射后6分30秒，助推器B12开始进行着陆点火，24秒后，助推器B12成功被发射塔机械臂捕获，成为首个成功完整回收的助推器；星舰S30于发射后约45分25秒开始再入大气层，虽左右前襟翼(Flaps)有些许烧穿，但不影响此次飞行，S30仍成功于目标地点执行着陆点火及溅落，随后被引爆解体[13]。

发射程序

发射流程及时间[2]
预定时间 发射程序 实际时间 备注
T-01:15:00 发射总监进行各部门投票决定是否开始加注推进剂 T-01:02:XX
T-00:49:50 星舰S30液态甲烷开始装载 T-00:47:XX
T-00:48:40 星舰S30液态氧开始装载
T-00:40:40 助推器B12液态甲烷开始装载 T-00:37:XX
T-00:34:03 助推器B12液氧开始装载
T-00:19:40 星舰S30及助推器B12猛禽发动机开始预冷 T-00:19:XX
T-00:03:20 星舰S30液态甲烷及液氧加注完成 T-00:03:XX
T-00:02:50 助推器B12液态甲烷及液氧加注完成
T-00:00:30 发射总监确认是否进行发射 T-00:00:30
T-00:00:10 火焰偏转器(水冷钢板)启动 T-00:00:03
T-00:00:03 助推器B12猛禽发动机开始启动程序 T-00:00:02
T+00:00:00 等待所有发动机增加至指定推力 N/A
T+00:00:02 升空 T+00:00:04
T+00:01:02 星舰BS1230达最大动压点(Max-Q) T+00:00:59
T+00:02:33 助推器B12大部分猛禽发动机关机(MECO-Most Engines Cut Off) T+00:02:34
T+00:02:41 热分级Hot-Staging开始，星舰S30上的猛禽发动机启动，脱离助推器B12 T+00:02:39
T+00:02:48 助推器B12返程点火(Boostback Burn)推进开始 T+00:02:45
T+00:03:41 助推器B12返程点火推进结束 T+00:03:41
T+00:03:43 助推器B12抛弃热分离环 Unknown
T+00:06:08 助推器B12减速至亚音速 T+00:06:27
T+00:06:33 助推器B12着陆点火开始 T+00:06:30
T+00:06:50 若放弃回收测试，助推器B12溅落海面 N/A
T+00:06:56 机械臂夹住助推器B12并结束着陆点火 T+00:06:54
T+00:08:27 星舰S30上的猛禽发动机关机，开始沿跨地球轨道飞行 T+00:08:28
T+00:48:03 星舰S30再入大气层 T+00:45:25
T+01:02:34 星舰S30减速至跨音速 T+01:03:04
T+01:03:43 星舰S30减速至亚音速 T+01:03:27
T+01:05:15 星舰S30开始转身着陆（Landing Flip），为了发动机点火将星舰舰身由水平翻转为垂直于地面 T+01:05:23
T+01:05:20 星舰S30着陆点火（Landing Burn）开始
T+01:05:34 星舰S30溅落印度洋 T+01:05:42

发射资讯

飞行资讯[2][13]
发射时间 预计轨道 原型序号 现状 发射地点 降落地点 试飞时间 回收结果 结果
2024年10月13日 12:25 UTC 跨大气层轨道 S30 成功于印度洋软溅落后引爆解体 德州博卡奇卡 印度洋 1小时5分42秒 不适用 成功
此次飞行星舰S30成功的再入大气层并于印度洋软溅落。虽仍有些许襟翼被烧穿，但较上次有显著改善，成功抵达目标区域溅落。
B12 发射后已成功完好返回发射场 德州博卡奇卡 星际基地机械臂 6分58秒 成功 成功
此次飞行超重型助推器B12表现一切正常，于发射后391秒点燃猛禽发动机减速，发射后417秒成功执行机械臂回收测试，成为首个成功完整回收的助推器。

参考文献

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