让“筷子”夹住“火箭”有多难？| 科技圆桌派

记者 边雪才带着20多台人形机器人“刷街”吸睛，马斯克又在得克萨斯州南部的星际基地（Starbase），邀请全世界一起见证历史性时刻。“今天向实现多行星生命迈出了一大步。”SpaceX创始人埃隆·马斯克在社交平台发文。北京时间2024年10月13日晚，得克萨斯州博卡奇卡的基地，美国太空探索技术公司(SpaceX)的星舰完成第五次试飞，并首次尝试用发射塔的机械臂在半空中捕获助推器以实现回收。记者在星舰直播中注意到，火箭发射六分钟后，一级超重型火箭与星舰脱离，并返回被一对巨大的金属钳子夹在空中，SpaceX称之为“筷子”。之后，星舰二级继续正常飞行，在发射1小时5分钟左右，二级成功溅落印度洋，圆满完成预定任务。随后，SpaceX官方账号也发文确认溅落，并祝贺团队完成激动人心的第五次星舰飞行测试。“筷子”成功夹上了火箭难度有多大？10月15日，蓝箭航天朱雀三号火箭型号副总师董锴告诉记者：“从‘筷子夹火箭’本身来看，它与正常的火箭回收在本质上没有特别大的区别，但难点确实存在。”星舰第五次发射直播画面。（直播截图）回收火箭为何要用“筷子”？配备了多台“猛禽”发动机的“星舰”是迄今全球体积最大、推力最强的运载火箭。据SpaceX公司介绍，星舰总高度约120米，直径约9米，火箭由两部分组成，分别是一级助推器“超重型推进器”(Superheavy)和二级飞船“星舰”(Starship)。为何要选用“筷子”来回收重量如此高的星舰？“我们认为星舰最初设计就是用‘筷子’回收，这是它原本的设计之一。只不过相比于过去猎鹰九号的一种支腿回收方式，‘筷子’回收对速度及位置的要求可能会更高。”董锴向记者解释道，如果这种方式用筷子加一种原始设计，一旦失败，不但箭毁，塔也要毁，也就是整个试错的成本代价会比较大。“所以星舰第四次试飞的时候，还在采用海上溅落，实际上就是包括之前的各种 SN 系列（星舰的原型测试飞船）的飞行，都是在验证落点精度位置。是不是能控制得很好，最后练好，才终于实现了原始用‘筷子’回收火箭的设计。”相比垂直降落落地的火箭回收方式，这一方式的技术难度以及优缺点在哪里？董锴告诉记者，因为超重型火箭本身的重量已经很大，这种快速回收方式最直接的好处就是减轻了回收支腿部分的重量，相当于降低了结构干重，对于提升和保障火箭的运载能力，以及实现运载体的最终目标，都是大有好处的。“如果这么大的火箭还采用直腿回收，那么直腿的重量也是非常可观的，这是’筷子‘回收的核心目的，也是它最直观的好处。”但用“筷子”回收，对地面基础设施也有着特殊要求。“‘筷子’需要建设专门的装置设施，这意味着只适合陆地上的火箭返场回收，而对于海上回收可能不太适用。”董锴指出，这种回收方式控制水平的高低，直接决定了试错的成本，一旦失败，可能导致火箭和发射塔同时损坏。星舰第五次发射直播画面。（直播截图）星舰第五次发射最值得关注的亮点在哪？在董锴看来，星舰本次试飞成功最大的亮点是，在前四次飞行的基础上，成功完成了超重型一子级的回收和二级在预定位置的精准溅落——距离完全复用运载器仅一步之遥。“这有点像大航海时代，当麦哲伦完成环球航行，人们终于确信地球是圆的。这次飞行点燃了人们对于整个航天行业发展的热情和期待，整个产业发展将获得一个巨大的推动力。”董锴直言，地面发射台支撑臂‘夹住’星舰一子级的画面，就如同2018年猎鹰重型两个助推同时回收成功时一样的科幻和震撼，不仅展现了有别于猎鹰系列支腿回收以外另一种回收方式的可行性，也展现了在这个时代实现移民火星理想的可行性。除了一级顺利回收，二级的再入返回过程也是一大亮点。“尽管与一级回收相比，它可能不那么引人注目，但二级从外太空飞回并平稳降落到海面上，这同样是非常成功的。”蓝箭航天研发中心技术战略部总经理袁宇告诉记者，从技术难度上讲，二级的再入返回和降落过程极具技术挑战性，因为猎鹰九号只回收了一级，而没有回收二级，因为二级的回收技术难度更大。“在星舰第四次飞行中，二级在再入返回过程中基本被热气流烧毁，舵面也烧坏了，最终也没能实现平稳的海面溅落，然而这一次，他们成功实现了这一目标。”袁宇认为，星舰第五次试飞的最大亮点，在于全系统所有技术目标都得到了验证，向全世界证明了这一整套新的大方案是可行的。“这包括一级的悬挂回收和二级的再入返回回收。由此，对于中国和其他航天强国来说，未来两级可重复使用重型火箭的发展方向应该怎么走可能有了一个明确的目标，对整个行业的发展来说是比较有意义的，对于我们来说，现阶段就是要稳稳地把朱雀三号的一级回收技术攻关做好。”

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