【環(huán)球時報特約記者 晨陽】美國太空探索技術公司（SpaceX）首席執(zhí)行官馬斯克不久前還在痛罵美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）“監(jiān)管過度”“正在扼殺美國的太空計劃”，沒有想到的是FAA于12日突然宣布提前批準SpaceX的“星艦”超重型火箭的第五次試飛。“星艦”在13日的試飛中成功測試了被戲稱為“筷子夾火箭”的全新火箭回收模式，因為其技術難度相當高，被認為是這次試飛最大的看點。

第五飛任務達成

“星艦”的第五次試飛任務在發(fā)射前就引發(fā)全球大量媒體與航天迷的關注。在北京時間13日晚8時30分左右，“星艦”成功從位于美國得州的基地發(fā)射升空。按照預定計劃，“星艦”進一步測試了飛行全過程：“超級重型”火箭在完成發(fā)射任務后嘗試了返回火箭發(fā)射場，利用發(fā)射塔架的機械臂在空中接住火箭；“星艦”飛船則在發(fā)射后約1小時在澳大利亞西部的印度洋進行“水上著陸”。針對第四次試飛時“星艦”飛船在重返大氣層時出現(xiàn)的隔熱瓦損壞問題，第五次發(fā)射的該飛船重新修改了隔熱防護并增加了額外的隔熱瓦層數(shù)，給飛船提供更好的保護。

發(fā)射畫面

此前“星艦”已經(jīng)完成了四次試飛。其中在6月6日的第四次試飛中，它基本上實現(xiàn)了所有預設項目的測試：“超級重型”火箭以垂直姿態(tài)在預定海面（墨西哥灣）懸停濺落，“星艦”飛船成功重返大氣層，以垂直姿態(tài)在預定海面（印度洋）濺落成功。得益于遍布地球軌道的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)直播，人類還頭一回親眼目睹飛船重回地球時被等離子體環(huán)繞的景象。

美國有線電視新聞網(wǎng)（CNN）12日稱，F(xiàn)AA早些時候說，預計要到11月底才會決定SpaceX“星艦”的發(fā)射許可，但10月12日突然宣布批準該火箭可以在13日發(fā)射。FAA在聲明中表示，SpaceX滿足了“星艦”第五次測試“亞軌道試飛的所有安全、環(huán)境和其他許可要求”，同時批準“星艦”第六發(fā)的任務計劃。

“星艦”火箭總長約120米，直徑約9米，由兩部分組成，第一級是長約70米的“超級重型”助推器，第二級是“星艦”飛船，兩級均可重復使用。該火箭的設計目標是將人和貨物送至地球軌道、月球乃至火星，能夠完全且快速重復使用火箭，將大幅減少將貨物或人員運送到地球軌道和深空的時間和成本，被認為對SpaceX的太空雄心至關重要。

“筷子夾火箭”難在哪里

在第五次試飛中，最大的挑戰(zhàn)來自“超級重型”火箭的全新回收方式。在最初的兩次試飛中，“星艦”均因為失控而啟動自毀裝置；第三次試飛時，“超級重型”火箭完成返回點火，但著陸點火時姿態(tài)失控，沒能完整落海；一直到第四次試飛才首次實現(xiàn)了在預定地點的成功減速、垂直下降、“海面軟著陸”的全過程。SpaceX副總裁比爾·格爾斯騰邁爾透露，“超級重型”火箭在第四次海面軟著陸的精度為0.5厘米，這為下一步的發(fā)射塔原位捕獲火箭技術奠定了基礎。

根據(jù)SpaceX的計劃，第五次試飛將利用原位發(fā)射與回收技術，測試發(fā)射塔架機械臂捕獲火箭的新回收模式。美國“太空”網(wǎng)站介紹稱，SpaceX公布的演示視頻顯示，該火箭完成發(fā)射任務后將非常精準地返回發(fā)射地點，并逐步減速和降低高度，最后由發(fā)射塔架的機械臂將懸停狀態(tài)的火箭在半空中抓住。

回收畫面

具體而言，這個過程相當復雜。“超級重型”火箭在降落過程中先是點燃9臺“猛禽”發(fā)動機，其中6臺在距離地面約800米時熄火關閉，剩余3臺保持火箭垂直緩降狀態(tài)。當火箭下降到約65米高度時，關閉其中2臺發(fā)動機，保持緩慢下降狀態(tài)。最后等待機械臂水平處在“超級重型”火箭約2/3的箭體位置時，火箭轉(zhuǎn)入懸停，機械臂隨即靠攏并將其捕獲。隨后機械臂將“超級重型”火箭放置到發(fā)射架上，以確保安全和穩(wěn)定，這一整套動作也被形象地稱為“筷子夾火箭”。

盡管說起來容易，但想要實現(xiàn)“筷子夾火箭”并不容易。兩條捕獲機械臂長達36米、高18米，能夠在發(fā)射塔軌道上下移動，靈活地接近、抓取降落中的火箭，并需要根據(jù)火箭降落時的位置變化隨時進行調(diào)整。同時對于超重型火箭的飛控精度和懸停能力的要求非常高，可謂“失之毫厘差之千里”，一旦略有偏差就可能導致火箭在發(fā)射塔架上傾倒甚至爆炸。因此馬斯克曾預測，“筷子夾火箭”的首次成功率僅為50%。“太空”網(wǎng)站還提到，鑒于這次任務的高風險性，SpaceX明確提到，如果在這次“星艦”發(fā)射過程中發(fā)現(xiàn)任何異常，影響到發(fā)射塔架的回收捕捉的正常進行，將改回原先的海面軟著陸方式。

至于為何要改用“筷子夾火箭”這種復雜和高風險的回收模式，SpaceX的解釋是它可以高效解決火箭再利用的問題。目前SpaceX的“獵鷹9”號火箭助推器采用著陸腿回收的技術已經(jīng)非常成熟，成功率非常高。這種回收過程相對簡單，不需要復雜的機械操作，但缺點在于后續(xù)重復利用比較麻煩，需要從著陸場長途轉(zhuǎn)運，無法滿足SpaceX高頻次發(fā)射的需求。而“筷子夾火箭”雖然技術實現(xiàn)難度大，但火箭回收后直接可以與發(fā)射塔架對接，后續(xù)的檢查、加注燃料等步驟可以直接進行，極大減少了發(fā)射準備時間。此外，“超級重型”火箭的重量遠超“獵鷹9”號火箭助推器，著陸腿可能難以承受火箭著陸時的巨大沖擊。

后續(xù)依然還有諸多挑戰(zhàn)

根據(jù)美國國家航空航天局（NASA）和SpaceX的計劃，“星艦”未來在美國的一系列航天活動中都扮演了重要角色。CNN稱，美國載人登月的“阿爾忒彌斯”計劃，將使用“星艦”飛船的改進版本作為著陸器，將NASA宇航員送到月球表面。同時“星艦”還需要在該計劃中承擔在地球軌道上作為“太空加油站”的重要使命。該任務涉及大規(guī)模低溫推進劑在軌加注，技術難度高、跨度大，是“星艦”執(zhí)行深空探測任務的“必修課”。NASA計劃在2026年實現(xiàn)載人登月，但目前在這兩大重要領域，“星艦”尚未展開實際的大規(guī)模技術驗證，后續(xù)的技術驗證活動會非常密集。

此外，馬斯克9月還宣布，首艘前往火星的“星艦”計劃在兩年后發(fā)射，以測試完整登陸火星的可靠性，如果著陸順利，那么首批載人“星艦”前往火星的行動將在4年后進行。按照他公布的時間表，從首次載人登陸火星之后，“星艦”的發(fā)射頻率將呈現(xiàn)指數(shù)級增長，目標是20年內(nèi)在火星上建成一座自給自足的城市。為此需要將前往火星的太空發(fā)射成本從現(xiàn)在的每噸10億美元降低到每噸10萬美元，為此SpaceX在“星艦”設計上不遺余力地降低發(fā)射成本和提升效率。但該計劃能否最終實現(xiàn)，目前看來還面臨諸多挑戰(zhàn)。