“星艦”挑戰更危險回收方式 為什么引熱議？

近日，SpaceX公司在第五次發射前測試“星艦”最大、最危險的機動動作，首次嘗試高風險的塔架接力。這種“筷子夾火箭”的回收方式到底有多難呢?

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又快又輕，新思路助力回收

獵鷹9火箭著陸后，需要運回火箭整修廠，翻新、更換、檢測眾多零部件，其中關鍵環節之一就是整修著陸腿，而整修工作需要大量時間。從發射周期考慮，“星艦”回收采用了新思路——剔除著陸腿。這樣不僅能夠縮短周轉時間，還可以大大減輕質量。如此一來，唯一選項就是采用抓取火箭的方式進行回收。

星艦超重型助推器取消了著陸腿設計

在“星艦”第四次試飛后，馬斯克便確認下一次試飛將進一步提高難度，用發射塔的捕獲臂作為“筷子”，對超重型助推器進行捕獲回收。

捕獲臂由兩個機械臂構成，每個機械臂長36米，高18米，它們配合開展工作，從而接住超重型助推器或星艦飛船。捕獲臂通過塔底的超大型絞車系統驅動，可沿塔架上的軌道上下移動，同時通過液壓油缸的伸縮動作帶動機械臂實現打開和合攏。

另外，為保持穩定，機械臂安裝了液壓緩沖機構，用于在提升或回收助推器和星艦飛船時，承載分散一部分沖擊力。其前端距勤務塔固定處約34.8米，接駁臺面(與柵格翼接觸的部位)長約20米，以適應助推器回收降落位置的偏差。

為避免因抓取失誤而砸壞發射架，助推器不直接降落在發射架上方，而是降落在發射架的側面。因此發射塔回收助推器時，捕獲臂將旋轉到發射架的另一側。助推器著陸時將使用9臺發動機，在距離地面大約800米處關閉6臺發動機，剩余3臺發動機將使助推器保持垂直姿態。

在距離地面大約65米的高度，將再關閉2臺發動機。當助推器的2/3落到機械臂之下時，助推器懸停，機械臂靠攏。機械臂將通過助推器柵格翼下突出的托握點和兩側的輔助穩定插口穩定助推器。最后機械臂旋轉，將助推器放置到發射架上。

這種火箭回收方式只需在發射平臺進行燃料補給和小修，即可實現快速連續發射。SpaceX公司希望通過這套新型著陸回收系統，縮減星艦飛船發射周期，降低發射成本，加快發射速度，從而實現星際移民。

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三大“攔路虎”：準、強、穩

要想實現塔架抓取回收，還面臨著三大“攔路虎”。

SpaceX公司通過夾住樣品來測試塔臂功能

其一，塔架抓取回收需要被回收航天器具有極高的控制精度。與獵鷹9火箭相比，超重型助推器的一大優勢是懸停能力，其配有33臺猛禽發動機，可選的動力組合更加豐富，更容易將推重比穩定在1。這意味著超重型助推器可以在發射塔上保持懸停，并且有足夠的時間調整飛行路徑。

其二，與抓取機械臂對接的承重點需開展詳細的載荷分析與結構設計，確保其具有足夠的強度。通過公開的照片可以看出，在近期“星艦”團隊開展的空中捕獲助推器測試中，助推器測試件的外殼與機械臂接觸部位出現了破壞。

這表明用機械臂抓取火箭存在很大風險，機械臂要在短時間內接近火箭并精準抓取，這對機械臂的精度要求極高。而且受到風力等因素的影響，實際操作環境可能會更加復雜。一旦箭體結構出現損傷，將大大降低發射效率，違背了“筷子夾火箭”的初衷。

其三，需通過機械臂上的減載、減振裝置，實現穩定回收，避免重大整修。通過公開信息可知，“星艦”發射塔上的抓取機械臂安裝了液壓緩沖機構，用于在提升或回收助推器和星艦飛船時，承載分散一部分沖擊力，保持助推器穩定。液壓減震系統能否達到預期效果，也是回收任務成敗的關鍵。

“筷子夾火箭”的回收方式雖然優勢眾多，但也面臨著重重挑戰。如果未來這種新型地面著陸回收系統能夠成功發揮作用，將是地面支持技術的一大突破。