SpaceX星舰第五次试飞成功 助推器返回被 筷子夹住

“筷子”夹住火箭,#SpaceX首次回收星舰成功

10月13日消息,美国当地时间周日,埃隆· 马斯克 旗下(Elon Musk)太空公司的巨型火箭“ 星舰 ”(Starship)从得克萨斯州发射升空,完成了第五次试飞,并首次实现了 助推器 半空中回收。

“星舰”被誉为有史以来体型最大、推力最强的火箭。在这次试飞中,它成功地将飞船送入太空,随后超重型助推器返回发射场,并在着陆时进行了减速。从发射塔伸出的两只机械臂像巨大的 筷子 一样,稳稳地接住了返回的助推器,并将其成功降低到地面。

这次成功的回收对SpaceX来说具有里程碑式的意义,它标志着SpaceX在火箭的商业运营方面迈出了重要的一步。 “星舰”对于马斯克来说,是实现其将人类送上月球和火星的雄心壮志的关键。然而,在发射人员和货物之前,SpaceX还有很长的路要走。

马斯克曾宣称,“星舰”将是一款完全可重复使用的火箭。虽然SpaceX以回收其主力猎鹰9号火箭而闻名,但这些火箭目前仍只是部分可重复使用。在任务结束后,部分火箭仍被摧毁或闲置。(小小)

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为啥非要“筷子”夹火箭

众所周知,SpaceX的猎鹰9号是 部分可回收 运载火箭,截至目前已成功回收火箭一级350多次。

在运力富裕的前提下,猎鹰9号会和星舰一样,分离后的一级调头往回飞,但却是利用可展开的着陆腿降落在发射台不远的着陆场。

不过受限于最大化火箭运力的目的,实际上90%以上的发射中,火箭一级关机后会在惯性作用下顺向向前飞,并最终降落在茫茫大洋中的回收船上。

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猎鹰9号一级火箭降落在回收船上 | SpaceX

这种情况下,一级火箭着陆后,首先需要工作人员上船固定火箭,然后需要短辄几天,长辄十几天的时间运回港口。回收船靠岸后,还需要吊机起吊转运放平,收拢或拆卸回收腿,才能回到厂房开始翻修过程。

这样的回收转运过程不仅大幅拉长了猎鹰9号的翻修周期,箭上配备的着陆腿也是发射阶段不需要的死重。

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回收船拉着回收后的猎鹰一级火箭返回港口 | SpaceX

SpaceX星舰第五次试飞成功 助推器返回被“筷子夹住”

回收船靠港转运火箭过程 | PTZtv

为了实现更快速的火箭回收和复用,SpaceX在星舰项目发布伊始便提出了火箭一级发射后直接飞回发射台的设想。

这样不仅直接消灭了火箭的回收转运时间,更可省去火箭的着陆支腿,使火箭变得更轻、更简洁。同时,回收所使用的“大筷子”也是火箭发射前总装用的塔吊机,相当于一“筷”两职,无需额外设计和安装专用的回收机构。

SpaceX星舰第五次试飞成功 助推器返回被“筷子夹住”

总装过程中筷子充当吊机 | SpaceX

一直以来,马斯克对星舰的最终理想是——实现火箭 像民航飞机一样重复使用 ,着陆后仅需要简单检查,即可重新加注推进剂并再次发射,甚至是一天内执行两次甚至更多次发射。

从大部分航天国家每年个位数的发射需求来看,这个目标可以说无异于天方夜谭。但从目前SpaceX年均超过百次的发射纪录来看,这个目标似乎又很现实。

当然,发射台回收的方案也不无缺点。

和猎鹰9返场回收一样,其首要缺点是不可避免会 降低火箭运力 。但好在星舰自身运力强大,留有足够的挥霍空间。同时马斯克本人认为如果能实现快速可靠的重复使用,回收产生的运力损失是可以弥补的。

第二个重要缺点是 对火箭着陆的精度要求非常高 ,甚至可以说高到变态。因为星舰的捕获回收挂点并非是4个巨大的栅格舵,而是火箭贮箱侧壁上两个根本不起眼的倒L形挂点,不仔细看甚至都难以发现。

SpaceX星舰第五次试飞成功 助推器返回被“筷子夹住”

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火箭回收挂点特写,相对火箭来说非常小 | Ryan Hansen Space

发射台回收不仅要精确飞回发射台,而要用这个轨道长达20米、被称为的“大筷子”(Mechazilla,由机械和哥斯拉两词合成)的机构准确闭合,既不能闭合过度夹坏脆弱的贮箱,又要能挂住火箭上小小的回收挂点。其难度说是 千里穿针 也不为过。

SpaceX星舰第五次试飞成功 助推器返回被“筷子夹住”

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一级火箭要被长达20米的“大筷子”夹持,且挂点要精准地挂在“大筷子”上,难度不小 | Ryan Hansen Space

第三个缺点与第二个有关。如果猎鹰9号回收失败,充其量是砸坏回收船甲板,或者是弄得陆地回收场一地残骸,对后续发射并无影响。但星舰的发射台捕获回收模式如果失败,轻则砸坏发射台,重则偏航砸到其他发射辅助设施,会直接造成经济损失,并 影响后续发射 的进度。

SpaceX星舰第五次试飞成功 助推器返回被“筷子夹住”

网友们已经重新开始了火箭落点大竞猜,发射台周边设施密布,稍有偏差后果不堪设想

为了防止回收失败+炸平发射台这种“两败俱伤”的结局出现,在星舰第5次发射的一级返回过程中,系统会不断检查发射台和火箭状态。

只有当所有状态良好,且发射人员手动下达指令时,一级火箭才会飞回发射台尝试捕获回收。

如果火箭有异常,比如栅格舵卡涩,发动机泄露,甚至是着陆安全区闯入人员时,火箭都会像第4次发射一样着陆在海上。

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