2020年12月、3基のラプターエンジンを装備したSN8が、初めて高度12・5�劼泙脳緇困掘△弔い膿緤浸兩�で落下してエンジンを再点火、機体を引き起こしての着陸試験を実施した。試験は最終段階までうまくいったが、機体引き起こしの姿勢制御がうまくいかず、墜落・炎上した。2021年2月にはSN9を使って同様の試験を実施したが、今度は着陸時に2基を点火する予定のラプターエンジンが、1基点火せず、また墜落・炎上した。同年3月4日のSN10の試験で、第2段スターシップ試験機としては初めて高度12・5�劼�らの落下と姿勢制御・着陸に成功したが、漏れた推進剤に火がついて着陸後に機体は爆発した。続く3月30日のSN11による試験は、空中で爆発して失敗。SN12〜14は製造キャンセルとなり、ここまでの試験に基づく改良版のSN15が、2021年5月6日に飛行試験を実施して、初めて完全な着陸に成功した。

急速にスターシップの着陸試験が進んでいた2021年4月、NASAは国際協力の有人月探査計画「アルテミス」で使用する月着陸船として、第2段スターシップを月面向けに改造した「スターシップHLS」を選定した。スペースXは、ファルコン9で掴んだ勝ちパターン--国からの大規模な補助金を使って野心的な打ち上げ機を開発する--を、スターシップでも再現することに成功したのである。

◆3回目の打ち上げで、試験機が地球周回軌道に到達
　
着陸試験に成功したスペースXは、続けて第1段「スーパーヘビー」と組み合わせた実機打ち上げ試験に進んだ。ここからは、第1段スーパーヘビーは、「ブースター」、第2段スターシップは「シップ」と呼ばれるようになった。

2023年4月20日の初号機試験は、スーパーヘビーは回収せずにメキシコ湾に落とし、地球周回軌道に入った第2段スターシップは、太平洋上空で大気圏に再突入してハワイ沖に着水、水没して投棄する予定だった。打ち上げにあたって、エンジンは、改良されてより強力になった「ラプター2」が使用された。打ち上げ時に33基もの強力なラプター2エンジンの噴射によって射点設備が激しく損傷。打ち上げ後約2分から姿勢を崩し、機体は縦に回転し始めた。第2段の分離は不可能になり、打ち上げ後4分で機体は地上からの指令で破壊された。

打ち上げ終了後、イーロン・マスクはSNSのTwitter（現X）で“Learned a lot for next　test launch in a few months.”（数ヶ月後の次の打ち上げに向けて多くを学んだ）というコメントを発表した。

◆必要に応じて改良する、という基本方針

2回目の試験は、初号機の失敗から7ヶ月後の2023年11月18日に実施された。2号機打ち上げ試験でも、初号機同様、1段は分離後に機体の姿勢と速度を制御しつつ落下して、カリブ海に逆噴射を使って軟着水、2段は地球をほぼ一周して大気圏に突入し、着陸動作を模擬しつつハワイ沖合の海上に同じく軟着水する予定だった。射点設備には強力な散水設備が新たに装備された。打ち上げ数秒前から大量の水をスーパーヘビーの直下に散水してラプターの噴射を受け止め、射点の損傷を防ぐというものだ。

ここでも「必要に応じてどんどん改良を加える」というスペースXの技術開発の基本方針が発揮され、2号機では、新たに第1段分離直前から第2段エンジンに着火する「ファイヤ・イン・ザ・ホール（FITH）」という動作シーケンスを採用した。

◆爆発で機体を失っても、Xに投稿された「おめでとう」の一言

ロケットは上昇する間ずっと重力に引かれている。このため一気に加速して上昇時間を短くしたほうが重力によるエネルギー損失が少なくて済み、打ち上げ能力が向上する。通常ロケットの段間分離は、エンジンを止めた状態で分離し、安全が確保できるまで十分に離れてから上段のロケットエンジンを着火する。この方法では、数秒から数十秒、無動力で重力に引かれて落下する状態になるのでその分打ち上げ能力が落ちる。FITHは無動力の時間をゼロにすることで打ち上げ能力を向上させる手法だ。