有多险?当着特朗普的面,马斯克放弃了“筷子夹火箭”

摘要:北京时间20日上午,美国太空探索技术公司(SpaceX)的新一代重型运载火箭“星舰”完成第六次试飞。火箭第一级超重助推器虽然飞回了发射塔附近,却未按计划返回发射塔回收,而是在特朗普和马斯克的视野范围内溅落在墨西哥湾。而第二级的星舰飞船则首次在太空中成功启动“猛

潮新闻客户端 记者 屠晨昕

尽管现场依旧充满欢呼、尖叫和掌声,“星舰”六飞计划中的第二次“筷子夹火箭”尝试却不得不放弃,这还是当着美国当选总统特朗普的面。

据新华社报道,北京时间20日上午,美国太空探索技术公司(SpaceX)的新一代重型运载火箭“星舰”完成第六次试飞。火箭第一级超重助推器虽然飞回了发射塔附近,却未按计划返回发射塔回收,而是在特朗普和马斯克的视野范围内溅落在墨西哥湾。而第二级的星舰飞船则首次在太空中成功启动“猛禽”发动机。

对于超重助推器未按计划进行“筷子夹火箭”,SpaceX尚未公布相关原因。媒体报道称,这是由于未达到陆地回收所需的安全标准。现场照片显示,发射塔上有一根通信天线在发射时被火箭尾喷口强劲的高温燃气吹歪了。很多观察人士认为,这很可能是放弃塔架回收的关键原因,而且特朗普在现场观看,必须保证万无一失。

出一点意外就放弃整个火箭,如此不留余地的回收方式,真的能成为未来的主流吗?潮新闻记者第一时间请教了国际宇航联空间运输委员会主席杨宇光。

“星舰”第五飞时上演的“筷子夹火箭”。图源:中国航天报

2025年“星舰”计划飞行25次

据新华社报道,“星舰”火箭总长约120米,直径约9米,由两部分组成——第一级是长约70米的超重助推器,第二级是星舰飞船,两级均可重复使用。该火箭的设计目标是将人和货物送至地球轨道、月球乃至火星。

另据中国航天报报道,本次发射是第一代“星舰”(V1版)最后一次试飞。本次试射的第一级编号为B13,第二级编号为S31。此前SpaceX宣布的试飞流程是:第一级飞回发射台,由系统判断是否由长20米的“筷子”回收;第二级进行跨大气层亚轨道飞行,在太空中重新启动飞船的“猛禽”发动机;进行一系列隔热罩实验以及飞船再入大气层进行前所未有的大仰角飞行等,终结于印度洋预定海域。

太空探索技术公司的直播画面显示,美国中部时间19日4时01分(北京时间20日6时01分),“星舰”从得州博卡奇卡的“星际基地”发射升空。

在接近70公里高度的临近空间,超重助推器和飞船成功分离。发射约7分钟后,超重助推在墨西哥湾溅落,飞船进入太空滑行阶段。此后,飞船首次在太空中成功启动一台“猛禽”发动机,受控再入大气层。发射约1小时零5分后,“星舰”飞船在印度洋溅落。

虽然其它试验都比较顺利,最吸引眼球、难度最大的“筷子夹火箭”未能按计划重演,让很多人感到失望。在37天前即10月13日,“星舰”在第五次试飞时,超重助推返回发射场,由发射塔上被称作“筷子”的机械臂“夹住”,首次实现在半空中捕获回收。这种方式有助更快地回收、重复使用一级火箭,提高“星舰”发射频率。

“星舰”第二级精准溅落印度洋预定海域。图源:中国航天报

对于放弃“筷子夹火箭”,中国航天报报道认为,这是遵循安全策略的结果:系统不断检查发射台和火箭状态,如果确认状态良好,第一级就会接到指令,飞往发射台并悬停,“筷子”闭合并精确地钩住箭体挂点;否则,为了防止回收失败甚至炸毁发射台,第一级会受控调整姿态落海,或者坠毁在发射台附近的空地上。

据报道,原本“星舰”第一级还规划回收后加速泄放残余推进剂,以便尽快重新吊装回发射台,提高周转效率,这项改进只能等待将来回收验证。

为了全面提升发射频率,需要更多发射台支持交替发射,缩短发射周转流程。目前,第二座“星舰”发射台即将竣工,但SpaceX似乎仍在修改设计,目前运转良好的水冷钢板降温降噪设施会被更接近传统的水冷导流槽替代。

近期,SpaceX高管表态非常自信,宣称明年“星舰”计划飞行25次,耗时6个月就有望回收第二级,甚至未来4年可能发射“星舰”400次。

“筷子”和“双杠”,孰优孰劣还得拭目以待

“从塔架上利用类似于筷子的这样的机械臂回收,确实具有很高的挑战性。”杨宇光告诉潮新闻记者,这一方案能实现的核心,在于对于火箭和塔架之间的位置、速度、姿态的测量提出了非常高的要求,塔架本身、对于火箭上的栅格舵、发动机等等执行机构都必须有非常之高的可靠性,所有的这些系统都必须正常工作,才能保证安全可靠的回收。

这意味着,一旦出现一点问题,导致有风险存在,就会出现三种情况——一是冒险用塔架回收,侥幸成功;二是如同此次试飞,待回收的火箭就被整个放弃,类似于一次性使用;三是最糟糕的情况,就是火箭把塔架给炸坏了,损失巨大。可见,它的风险是非常高的。

不过,杨宇光提醒记者,从另外一个角度看,一旦系统成熟性能够达到一定的级别,可靠性做到了一定程度啊,确实可以在一定程度上节约成本。

当前,除了返回发射场的塔架回收,火箭回收复用还有很多方式——有传统的支撑腿垂直降落,有长征十号计划中的网系回收,还有长征九号计划中的海上船只“双杠接火箭”。这些方案都无法直接返回发射塔架,只有“筷子夹火箭”能在返回后直接在塔架上进行检测和加注并直接发射。

不过,其它回收方案也有提高轮转效率的办法,这就是制造多枚火箭,让发射、回收、运输、起竖快速轮转起来,而塔架回收却要占据宝贵的发射塔。究竟哪种方案打火箭的速度最快呢?

“客观上讲,塔架回收的方式是周转效率最高的。”杨宇光说,因为火箭一子级从点火起飞到一二级分离,一般也就两三分钟时间,加上整个返回过程,总时间也不会超过10分钟。“一个发射塔架不可能在发射10分钟以内就要进行另外一次发射,因此10分钟以内回到塔架上,肯定是效率是最高的方式。”

新华社发

不过,杨宇光也表示,这几种方案具体能够节约多少成本、提高多少效率,现在还很难说。“其它相对更容易实现的方式,相对于‘筷子夹火箭’的可靠性更高、难度更低。”

换句话说,万一在“筷子夹火箭”时火箭把发射架给炸了,那不仅要遭受严重的损失,耽搁的时间可能比“双杠接火箭”更多。因此杨宇光表示,各个方案孰优孰劣,还得拭目以待。

中国正在研究“电磁弹火箭”

大幅降低航天发射成本,并不是只有火箭回收复用一条路。

今年6月,星河动力创始人兼CEO刘百奇在接受媒体采访时透露,谷神星一号火箭未来计划采用电磁发射,有望把该型火箭的运力提到两到三倍。“把火箭放到电磁轨道上,通过电磁力对它进行加速,让火箭达到2-2.5倍音速的初速,然后火箭再点火起飞。这样,火箭的运载能力就能大幅提升。”

图源:央视新闻

据刘百奇透露,我国用于电磁发射火箭的轨道当前有两种方案,一种是倾斜式的,相对长一点;另一种是垂直的,相对短一点。“目前正在进行相关的方案论证和技术攻关。”刘百奇说。

另据川观新闻报道,在11月11日四川省资阳市2024年科技创新大会上,资阳商业航天发射技术研究院有关负责人在交流环节表示:“新一代商业航天电磁发射技术是新质生产力的典型代表,具有广阔的市场前景。”该研究院将围绕新一代商业航天电磁发射系统项目需求,加强与商业航天产业链上下游企业的合作交流,吸引更多优质企业入驻资阳,形成完整产业链生态。

不过,杨宇光透露,由于电磁发射很难把轨道做得非常长,因此整个发射过程中的加速度(G值)会非常大,人体难以承受,很多卫星都有可能承受不了。因此,目前这种方式适合于一些特别坚固的航天器。

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来源:钱江晚报

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