“筷子夹飞船”有多难?拆解这次成功闯过的几道关键关卡

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北京时间11月15日清晨5点20分许,SpaceX星舰第15次试飞完成了人类航天史上的第一次:从轨道返回的飞船本体,被发射塔的“筷子”机械臂在半空接住。42号飞船S42在绕地球飞行14圈、超过22个半小时后重返得州星港发射台,先着陆点火、翻转姿态,再由塔臂合拢捕获。 在此之前,“筷子”已经三次成功夹住星舰助推器,但那三次接住的都是从发射场附近几分钟内折返的一级——这次被夹住的,是刚从太空绕回地球的上面级飞船,这也是首次回收从轨道返回的星舰飞船。 同样叫“筷子夹火箭”,夹助推器和夹飞船之间隔着四道完全不同量级的关卡。新浪热点知乎

第一道关卡:先绕地球14圈,再把船“劝”回来

夹助推器像把抛上去的球接回来,夹飞船则要求这艘船先完成一整趟轨道任务,再从地球另一端精准回场。按任务安排,S42入轨后要飞到约275公里高度、部署26颗新一代星链V3卫星,然后继续绕地飞行。 上一次第14次试飞,星舰虽然首次入轨,却因上升段发动机提前关闭被迫把在轨时间从约10小时砍到约3小时,最终只敢在海面溅落收场。 这一次,飞船要在轨待满22小时以上,再靠一台发动机约10秒的离轨点火把自己“劝”回返程轨道:点火晚了回不来,早了会砸进过热的再入走廊。这十来秒,正是从海上溅落方案升级为回塔捕获方案的分界线。新华网新华网

第二道关卡:以轨道速度穿过大气层的门

助推器分离后大约7分钟就返回塔下,再入能量和飞船完全不在一个量级。直播遥测画面里,S42穿过大气层时高度84.9公里、速度约26792公里/小时,船体侧面被粉橙色的等离子光包裹。 防热瓦要扛住这轮加热,船体结构还得在“受伤评估”之后仍有被机械臂直接拎住的强度。星舰飞船此前几乎每一次返回都以海上溅落收场,第五次试飞时飞船就是溅落在印度洋。 从“溅落即成功”到“敢接回塔架”,中间隔的是对再入损伤第一次有了足够信心。知乎界面新闻

第三道关卡:52米长的无腿船体,把自己递进两根钢臂之间

这次被夹住的飞船高约52米,装着6台发动机,二级本身就是一艘飞船。 从一级到二级,整枚星舰都没有着陆腿,最后几秒的减速和悬停完全压在发动机推力与塔臂的配合上,动作窗口只有几秒。 北京时间05:19:16,飞船着陆点火,随即头朝下翻转,3台发动机减至2台,塔臂在这几秒里合拢抓稳。 发动机从三台切到两台,意味着任何一台失手都可能出现硬着陆;而这双此前只接住过助推器的“筷子”,第一次要按飞船来整定合拢时机和夹持力度。知乎哔哩哔哩知乎

第四道关卡:这次另一双筷子空了,飞船才回得成

任务原本还计划让同一座发射塔在一天里接两次:助推器B22在起飞约6分半后折返,由塔臂先夹一级、再夹飞船。但这一回助推器没能按计划返回发射场,转入墨西哥湾海域受控溅落。 换句话说,S42能顺利回塔,部分原因是发射塔没有被一级“占用”,地面得以在22小时里把工位和塔臂都留给飞船。捕获只是这一串操作的收尾:接回塔架后约15分钟,飞船被机械臂缓缓放低、接上地面服务系统,对贮箱执行残余推进剂排放吹扫,才轮到回收后处理。新华网哔哩哔哩

夹回塔架不等于这枚飞船已经“算复用完成”。这次试飞补上的是链条里最难的“轨道返回回塔”一环,真正决定星舰商业成色的还是两个尚未交卷的问题:复用一个来回要花多久,以及一级、二级能不能在同一座塔上稳定地连续夹两次。账其实很直观:按行业初步测算,猎鹰9号的近地轨道发射成本约为每公斤1.8万元,而体型大得多的星舰若实现完全复用,成本可能降到每公斤0.5万元。中国新闻网

这堂“筷子课”对国内商业航天的参照意义同样具体:目前,国内可复用液体大火箭的回收还没有成功案例。 星舰这次把“接住从太空回来的飞船”变成现实,也再次划定了这条赛道的下一个高度——难点从来不在夹住的那一秒,而在它前面那22小时里的每一道关。中国新闻网

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