《星舰 “筷子夹火箭”:航天领域的颠覆与启示》
在航天领域的浩瀚星空中,SpaceX 的星舰项目如同一颗璀璨的新星,不断挑战着传统认知,引领着航天技术的新潮流。其独特的 “筷子夹火箭”
回收方式,更是在全球范围内引起了广泛关注。
10 月 13 日晚,SpaceX 星舰的第五次试飞取得了重大突破。第一级 “超级重型” 助推器在发射台完成了 “历史性着陆”,被发射塔的机械臂成功 “夹住”。这一壮举让整个发射现场沸腾,也让全世界的航天爱好者为之惊叹。马斯克对此次试飞的成功表示欣喜,并提出了星舰的设计目标是在升空后一小时内实现火箭助推器的再次发射。
“筷子夹火箭” 相比传统的垂直降落回收方式,具有明显的优势。正如多位国内商业航天高管所指出的,这种方式减轻了火箭结构重量,提升了运载效率,同时加快了发射周期。取消着陆腿后,火箭可以直接回到发射架上进行检测维修、加注和再次发射,实现连续快速发射。此外,先悬停再夹住的方式提高了安全性可靠性,避免了落地冲击和站不稳等问题。
然而,要学会 “筷子夹火箭” 并非易事,技术上存在诸多难点。首先,对超重助推返回的控制精度要求极高,包括位置和姿态的控制精度。通过两个很小的承力结构将庞大的火箭挂在发射塔抱臂上,难度可想而知。在降落过程中,需要精确控制发动机的点火和熄火时间,以及机械臂的捕获时机。此外,对地面发射回收装置的技术要求也很高,夹持缓冲、火箭和夹持装置的精确联动等都是难点和突破点。
尽管技术难度大,但 “筷子夹火箭” 带来的发射成本降低是巨大的。一级火箭回收在猎鹰 9 号上已经证明了其对降低发射成本的有效性,而星舰的运载能力大幅度提升,二级重复使用也将进一步降低成本。据估算,星舰的发射成本有望降低到每公斤 100 美元以内,这将是颠覆性的突破。
星舰的成功颠覆了多项传统认识。铝合金不再被视为航天的最优材料,火箭可以直接返回发射台而不炸毁发射台,几十台发动机一起点火的风险也被成功克服。此外,二级星舰飞船也完成了精准的回收着陆动作,全程直播展示了大空间范围、大速度范围的通信能力,似乎打破了传统航天器返回过程中的 “黑障” 问题。总之,星舰的第五次飞行是航天领域的重大突破,为宇宙空间往返提供了全新的方式样板。
对于我国商业航天的发展,星舰具有重要的借鉴意义。一方面,我们可以学习其以飞代试、快速迭代的研制理念,将成本及制造加工周期作为总体设计的顶层约束,通过快速飞行验证对复杂系统进行 “探底”,然后针对问题进行快速设计迭代。另一方面,我们要关注星舰的技术创新,如 “筷子夹火箭” 的回收方式、液氧甲烷发动机的研制等,为我国航天技术的发展提供新的思路和方法。
当然,我国商业航天的发展还面临着一些挑战。目前,针对快速发射需求,国家已经有相关机构在牵头组织梳理堵点和难点,但航天发射是一项复杂的系统工程,需要时间来解决行业监管、任务组织和产业链上下游资源配置等问题。
尽管国内商业航天与星舰存在明显差距,但我们不能气馁。我们要以追赶并超越世界先进水平为目标,先努力赶上猎鹰九号稳定发射和回收的水平。星舰的成功就像大航海时代麦哲伦完成环球航行一样,点燃了人们对航天行业发展的热情和期待,为整个产业发展带来了巨大的推动力。相信在不久的将来,我国商业航天也能取得重大突破,为人类探索宇宙贡献更多的力量。