用“筷子”夾火箭

在人類探索宇宙的征途中，每一次的技術突破都意味著向前邁出了一大步。

在人類探索宇宙的征途中，每一次的技術突破都意味著向前邁出了一大步。而SpaceX的突破——推出的“筷子夾火箭”技術，即通過發(fā)射塔上的機械臂在半空中成功捕獲并回收火箭的第一級助推器，不僅展示了該公司在可重復使用火箭領域的領先地位，也為全球航天工業(yè)帶來了深遠的影響。

用來抓住“星艦”的塔架被稱作Mechazilla，有媒體將其翻譯為“機械哥斯拉”。塔架上的兩個機械臂各長36米、高18米，承重超過700多噸。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?！翱曜訆A火箭”有多難？資料顯示，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”火箭成功完成返回點火，但在著陸點火時姿態(tài)失控，未能完整落海；一直到第匹次試飛，才首次實現(xiàn)了在預定地點的成功減速、垂直下降，并成功進行“海面軟著陸”。SpaceX發(fā)布的演示視頻顯示，在第五次試飛中，該火箭完成發(fā)射任務后精準返回發(fā)射地點，并逐步減速和降低高度，最后由發(fā)射塔架上的機械臂將處于懸停狀態(tài)的火箭在半空中牢牢抓住。SpaceX在網(wǎng)站上表示：“完成接住火箭的動作需要滿足成千上萬個技術標準，任何—個數(shù)據(jù)的偏差，都可能導致助推器偏離返回軌道，最終墜入墨西哥灣?！?/p>

在傳統(tǒng)的火箭發(fā)射模式中，火箭的第一級助推器通常會在完成任務后墜入海洋或荒無人煙的地區(qū)，這意味著每次發(fā)射都需要制造全新的助推器。這樣不僅成本高昂，而且浪費資源。據(jù)估計，火箭發(fā)射成本的大約70％來自第—級助推器的制造。

然而，要實現(xiàn)火箭助推器的重復使用，需要克服多個技術難題，包括：精確的導航與控制系統(tǒng)，確保火箭在返回過程中保持穩(wěn)定的軌跡，避免因風速變化等因素而偏離目標；耐高溫的材料，在火箭重新進入大氣層時會面臨極端的溫度環(huán)境，需要使用特殊的隔熱材料保護關鍵部件；快速響應的系統(tǒng)，機械臂必須具備高速響應能力，才能在短時間內完成捕獲動作。

據(jù)SpaceX負責人埃隆·馬斯克對“筷子夾火箭”技術的介紹，“筷子”郎發(fā)射臺塔架上的兩個巨型機械臂，要夾住的是從高空飛速墜落，重達200多噸的火箭助推器?；鸺破饔捎谧陨淼木薮篌w量和極快的墜落速度，它在即將抵達回收塔時會啟動引擎進行減速，直到速度接近零，再落到正好張開的機械臂之間，機械臂隨后逐漸收攏，慢慢接住助推器。助推器上還有—些像小旋鈕一樣的吊耳，這些吊耳最終會牢牢掛到機械臂頂部，確保助推器不會被扯碎和擠壓。火箭回收過程中的巨大挑戰(zhàn)可想而知。

從后期一系列相關資訊和回收實踐效果來看，SpaceX的發(fā)射塔確實配備了極為先進的機械臂系統(tǒng)，這些機械臂具有以下特點：靈活性，能夠根據(jù)火箭的位置和速度快速調整姿態(tài)：穩(wěn)定性，即使在惡劣天氣條件下，也能保持高精度操作；安全性，設計有多重冗余系統(tǒng)，通過技術手段提升系統(tǒng)可靠性，確保在捕獲過程中不會對火箭造成損傷。

簡單來說，火箭發(fā)射后的回收流程如下：發(fā)射任務結束，第一級助推器分離并開始返回地面。自動導航：助推器利用自帶的推進系統(tǒng)調整方向，確保按照預定路徑返回。減速階段：通過多次短時間點火減速，使助推器的速度降低至可以被機械臂安全捕獲的范圍。最終捕獲：當助推器接近地面時，機械臂迅速伸出，精準地將其捕獲并固定。

“筷子夾火箭”技術的最大優(yōu)勢在于顯著降低了火箭的發(fā)射成本。通過重復使用第一級助推器，SpaceX已經將單次發(fā)射成本從數(shù)千萬美元降至幾百萬美元，美國空軍高級航空航天研究學院教授溫迪·科布在接受澳大利亞廣播公司采訪時說：“‘星艦’成功被‘筷子’回收，意味著發(fā)射成本將以難以置信的速度下降?！边@對于商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射、國際空間站補給任務以及未來的深空探測計劃具有重要意義。

除了經濟效益外，該技術還有助于減少太空垃圾的產生。傳統(tǒng)的一次性火箭發(fā)射后，廢棄的助推器會成為太空垃圾，而可重復使用的助推器能有效緩解這一問題。SpaceX的成功激勵著其他航天企業(yè)加大對技術研發(fā)的投入，推動了整個行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。例如，藍色起源（Blue Origin）也在研究類似的可回收火箭技術，而競爭又促進了技術的進步和成本的進—步降低。

隨著火箭發(fā)射成本的降低，人類對深空的探索變得更加可行。NASA的阿爾忒彌斯計劃旨在重返月球并建立長期基地，而私人企業(yè)如SpaceX和藍色起源也在規(guī)劃前往火星的任務?！翱曜訆A火箭”技術的應用將為實現(xiàn)這些宏偉目標提供強大的支持。