人类航空又一里程碑!SpaceX“筷子回收”为何重要?
作者:李笑寅
历史性时刻!SpaceX星舰首次完成“筷子夹火箭”。
当地时间10月13日,在德克萨斯州博卡奇卡星舰基地,马斯克的美国太空探索技术公司SpaceX进行了星舰的第五次试飞,并取得了历史性的成功。
星舰成功起飞后,发射塔的机械臂成功捕获了返回地面的超重型助推器(Super Heavy),实现了星舰成为完全可重复使用火箭系统目标的一个重要里程碑。
由于与其他航天设备相比更为狭长的外形,SpaceX将回收机构的机械臂命名为“筷子(Chopsticks)”,因此空中回收的这一画面也被各大媒体形象地比喻为“筷子夹火箭”。
航天史一大创举!“筷子回收”究竟有多难?
据介绍,星舰系统主要分为两级:第一级是底部的超重型助推器(Super Heavy),第二级是顶部的星舰航天器(Starship)。
而作为第五次试飞,本次试飞的主要目的就是:星舰航天器进入大气层后返回地球着陆在印度洋水域,并尝试首次回收助推器。
直播画面显示,在烧尽大部分燃料并和一级航天器分离后,这座长约232英尺(71 米)、搭载了33台发动机的超重型助推器开始高空降落,并缓慢靠近发射塔架。
在经过多次减速后,略带倾斜的“超级重型”助推器在半空中被发射塔架伸出的两条机械臂精确地“环抱”,堪称“丝滑”地完成了这次高难度的空中回收。
SpaceX的官方信息显示,超重型助推器的底部装载的33个发动机,每个都比上一代猎鹰猛禽(Raptor)火箭的9个发动机中的任何一个更强大,升空时的推力大约是猎鹰的10倍。
另一边,星舰航天器在进入大气层后开始出现火光,最终成功垂直溅落在印度洋水面并爆炸,几乎完美“命中”目标溅落点。
至此,SpaceX五飞的两大目标(精准着陆和回收助推器)顺利完成。
综合报道观点,助推器空中回收的形式难度极高,马斯克此前也预测,“筷子夹火箭”的首次成功率仅为50%。
官网信息显示,SpaceX回收超重型助推器的标准是“完成接住火箭的动作需要满足数千的标准”,“但凡有一个数据偏差,助推器就会偏离返回轨道,落入墨西哥湾的沿岸”。
鉴于这次任务的高风险性,SpaceX明确提到,如果在这次“星舰”发射过程中发现任何异常,影响到发射塔架的回收捕捉的正常进行,将改回原先的海面软着陆方式。
在7月的网络采访中,马斯克表示,SpaceX的这次飞行目标“听起来有点疯狂”,尽管它“有很大的成功机会”。
“我们并没有破坏物理学,所以成功是可能的结果之一。”
公司官网还显示,针对此前四飞时“隔热瓦脱落”的问题,SpaceX已“对其隔热罩进行了彻底改造,SpaceX技术人员花费了12000多个小时,用新一代瓷砖、备用烧蚀层以及襟翼结构之间的附加保护更换了整个热防护系统” 。
高效再利用,马斯克画的饼成真
星舰系统对于马斯克的“火星计划”以及NASA的阿尔忒弥斯(Artemis)载人航天项目而言至关重要,而之所以要尝试回收再利用助推器,主要是为了削减成本。
据中国网报道,目前SpaceX的“猎鹰9”号火箭助推器采用着陆腿回收的技术已经非常成熟,成功率非常高,但缺点在于后续重复利用比较麻烦,需要从着陆场长途转运,无法满足SpaceX高频次发射的需求。
而“筷子夹火箭”虽然技术实现难度大,但火箭回收后直接可以与发射塔架对接,后续的检查、加注燃料等步骤可以直接进行,极大减少了发射准备时间。
2016年9月,马斯克在墨西哥举行的国际宇航大会做了一场演讲,提出了用于火星殖民的星际运输系统(ITS)。
其间,马斯克表示,这不是一张单程票,每艘ITS宇宙飞船可能至少能够飞行十几次,助推器应该重复使用。
今年9月,马斯克在X发文表示,他计划在未来两年内向火星发射大约五次无人驾驶星际飞船任务,随后可能还会进行载人任务。