历史性一刻，SpaceX首次尝试“筷子夹火箭”成功

SpaceX“筷子夹火箭”成功了！

当地时间10月13日，埃隆·马斯克（Elon Musk）旗下太空公司SpaceX进行“星舰”第五次试飞。此前，美国联邦航空管理局（FAA）已正式批准了该公司的此次发射申请。

本次星舰第五次试飞，最大的看点会是SpaceX助推器将在发射塔Mechazilla尝试着陆，俗称用“筷子夹火箭”。SpaceX将使用巨大发射架上被称为“筷子”的结构，在半空中夹住返回地球的超大型火箭。

升空约7分钟后，SpaceX按预定计划用发射台捕回返回地球的“超级重型”助推器。接下来，星舰第二级继续飞行，在印度洋受控溅落，第二个目标实现。

任务成功标志着在火箭可重复使用技术方面，SpaceX再次取得重大突破，为未来的载人火星任务奠定坚实基础。对此，SpaceX CEO埃隆·马斯克连发了多条推文庆祝，马斯克表示：“没有虚构成分的科幻小说”。

星舰第五次发射有哪些看点？层层延迟之下，SpaceX到底哪里被“诟病”？发展至今天，SpaceX达成了哪些合作？

一、SpaceX五飞：首次尝试“筷子夹火箭”

回顾第四次星舰发射成果，SpaceX几乎完成了计划当中的所有目标：达成超重型火箭软着陆，星舰飞船再入、着陆点火、海上溅落。‍‍‍‍‍‍‍‍

这次，星舰试飞的主要目标是：尝试首次原位返回发射场并捕捉超重型火箭，以及再一次星舰飞船的再入和着陆点火，实现星舰准确溅落在印度洋。

此次发射的最大看点莫过于原位返回发射场和捕捉超重型火箭。SpaceX希望使用发射塔的两个巨大的机械臂，在半空中接住超重型火箭的助推器。随后，将其送回位于德克萨斯州的发射基地。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

被网友调侃为“筷子夹火箭”的尝试，却是SpaceX助力回收的新思路尝试。

想法来源于猎鹰9火箭的着陆，SpaceX发现后续需要将火箭整体运回整修厂，并且翻新、更换、检测大部分零部件。关键环节是整修着陆腿，会消耗大量时间精力。从提升发射周期与效率角度考虑，“星舰”回收进行尝试——剔除着陆腿，以此减轻质量，并且缩短周转时间。

基于此举，“抓取火箭”成为了进行回收的更优选项。

这对“筷子”捕获臂由两个机械臂构成，单个长36米、高18米。通过塔底的超大型绞车系统驱动，可以在塔架的轨道上下移动，通过液压油缸的伸缩带动机械臂的打开与合拢。

图源：SpaceX

此外，机械臂还搭载了液压缓冲机构以保持稳定，用以承担并分散回收飞船时的冲击力。前端距勤务塔固定处约34.8米，接驳台面长约20米，以适应降落位置的偏差。‍‍

为规避抓取失误而导致的发射架损坏，助推器的降落位置将在发射器的侧面而非正面。捕获臂在回收时，先旋转到发射架另一侧，再进行工作。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

助推器也进行了配合工作。距离地面大概800米时，将关闭6台发动机，凭借剩余3台发动机使其保持垂直状态。距离地面65米时，会只保留1台发动机。当助推器的三分之二部分落到机械臂之下时，会保持悬停状态，机械臂靠拢，通过助推器格翼下的托握点和两侧的辅助稳定插口“接住”并固定助推器。最后，将助推器放置到发射架上。‍‍‍‍‍‍

除了捕捉臂的看点，星舰还全面升级了隔热罩，以方便软着陆工作。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

据悉：技术人员花了12000多个小时，以更新整个热防护系统，包括采用新一代隔热片、备用烧蚀层等。

同样，本次发射使用的超重助推器B12和星舰S30都进行了升级改造：‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

B12:

• 增设靠近船舷上部位置的FTS。

  
  

• 增设额外的推进剂箱9个，分为3组，以将额外的氧气添加到助推器集管箱，帮助着陆顺利进行。
  

  
  

• 增强助推器两侧纵梁，提高稳定性。

S30

• 升级TPS隔热罩，大部分瓷砖下增设一层烧蚀层。

  
  

• 优化鼻锥上的六角形天线，调整为有效载荷门下方的单个大六角形天线。

• 优化六角形TPS下方的天线与超重型助推器上的天线保持一致。
  

• 拆除右襟翼摄像头，同时，在每个襟翼旁增设4个摄像头盒。
  

• 增设两个新通风口，分别用于氧气和甲烷。

本次发射计划的完整时序表：

时/分/秒事件

01:15:00  SpaceX飞行主管作出发射决策，同意推进剂开始加注

00:49:50  星舰燃料（液态甲烷）进行加注

00:48:40  星舰LOX（液氧）进行加注

00:40:40  助推器燃料进行加注

00:34:03  助推器液氧进行加注

00:19:40  助推器和星舰的猛禽引擎开始冷却

00:03:20  星舰推进剂加注完成

00:02:50  助推器推进剂加注完成

00:00:30  SpaceX飞行主管给出发射指令

00:00:10  水冷钢板启动

00:00:03  猛禽点火程序开始

00:00:00  绝对够刺激

00:00:02  升空

00:01:02  MAX-Q（火箭机械应力峰值）

00:02:33  超重助推器MECO（大多数引擎关闭）

00:02:41 热分离（星舰点火，两级分离）

00:02:48  超重助推器返回点火开始

00:03:41  超重型助推返回点火关闭

00:03:43  抛热分离环

00:06:08  超重助推器跨音速

00:06:33  超重型着陆点火开始

00:06:50  如果不进行回收尝试，则超重助推器溅落

00:06:56  超重助推器着陆点火关闭，尝试回收

00:08:27  星舰引擎关闭

00:48:03  星舰再入

01:02:34  星舰跨音速

01:03:43  星舰亚音速

01:05:15  着陆翻转

01:05:20  着陆点火

01:05:34  令人兴奋的着陆！

二、层层阻挠SpaceX的发射，“环境分析”都包括了什么？

星舰第五次试飞之前，一拖再拖的发射时间，等待的是美国联邦航空管理局（FAA）的批文。

10月12日，SpaceX在X上更新了发射计划，预计监管部门将批准星舰在10月13日试飞。‍‍‍‍‍

值得注意的是，这次，监管机构“痛快”给了两次发射的批文，意味着星舰第6次飞行极有可能在第5次飞行之后很快进行。

“鸽”到愤怒的SpaceX，究竟被拦在联邦航空管理局（FAA）的哪一关？

此次发射的多番延迟，并非基于安全问题或手续证明，而是针对环境分析的角度迟迟未能获批。因此，SpaceX也同FAA产生了激烈的矛盾，马斯克甚至曾在X上公开叫嚣FAA局长迈克·惠特克“应该辞职”。

原计划9月中旬进行的第五次试飞，被FAA告知11月下旬以前不会批准。SpaceX更在官网发布了《STARSHIPS ARE MEANT TO FLY（星舰本该飞翔）》，用一篇长文进行申诉。‍‍‍‍‍‍

其中内容写道：“很不幸，我们面临的现实是：有关批准火箭发射的政府文件的办理，耗时比设计和制造实际硬件的时间还要长。”‍‍‍‍‍‍

9月下旬，迈克·惠特克在一场听证会上回应了延迟星舰计划的原因：

1. SpaceX未能明确自己是否在某些问题上违反了德克萨斯州和联邦法律‍‍‍‍‍

2. SpaceX在火箭助推器回收方式上的创新，可能产生扰乱野生动物的音爆，因此需要进一步咨询有关部门的意见。‍‍

SpaceX在当天便集中给出了回应，称已经提供音爆分析给‍‍美国鱼类和野生动物管理局。经认定，不会对环境产生危害和影响，并认为FAA可以通过文书更新来改变延期的现状。‍‍

SpaceX视角的“自我反省”

在等待过程中，SpaceX也一直从自身角度出发，给出了四点可能被诟病的原因：

疑点1：2024年8月CNBC有关德克萨斯州的不实报道

CNBC曾在8月中的报道称，德克萨斯州环境质量委员会（TCEQ）向SpaceX下达了一系列的警告违规通知。认为星舰的水冷火焰偏器（water-cooled steel flame deflector）多次排放污染物，违反了环境相关的法律法规。

对此，SpaceX表示，星舰的水冷火焰偏器中的用水为可饮用的水，不参与任何工业流程。样本显示，污染物含量极低，得以满足德克萨斯州许可标准。并且，TCEQ和FAA的专业机构评估后，都认为于环境无害。

即便美国环境保护局（EPA）也曾在3月对SpaceX产生质疑，但双方会议后，SpaceX已于7月提交个人排放许可证申请，EPA也未有阻止的后续举动，认为星舰的水冷火焰偏器无需更改，许可证名称变动即可。

疑点2：拒绝星舰“炸鱼”环节

过去的试飞失败导致一级助推器和二级飞船坠入墨西哥湾和太平洋海域，也被航天爱好者们调侃为“炸鱼”。

从环境角度而言，“炸鱼”行为被严格重视起来。SpaceX需要在未来的每次发射之前，获得美国鱼类及野生动物管理局（FWS）等机构的批准。马斯克一度在社交媒体感到头疼，“甚至想为此去办个钓鱼证”

疑点3:诟病已久的音爆‍

火箭频繁发射产生的音爆，一直是SpaceX被诟病破坏环境、惊扰生物的主要原因。

日前，当地委员会和居民们也因交涉态度开始表达不满。

这是因为，军方官员拒绝了州立机构希望的更好监控和减轻范登堡空军基地（Vandenberg Space Force Base）火箭发射和音爆影响的要求。此举加剧了SpaceX面对的紧张局面。

6月，太空部队官员首次承认，包含SpaceX行动在内的火箭基地发射的音爆，定期惊扰了圣巴巴拉县（Santa Barbara）、文图拉县（Ventura）和洛杉矶县大约100英里海岸线附近的居民和野生动物。

然而，太空部队官员表示，每年的火箭发射次数仍将继续大幅增加。

对此，州委员会虽然批准了发射次数的增加，但要求太空部队必须加强对基地内外野生动物的监测，并着重分析音爆对“南方海獭、加州红腿蛙、西雪鸻和加州最小燕鸥”等野生动物的影响。

委员会提出的七项条件包括：

制定书面计划，尽量减少音爆的影响和范围；

制定夜间发射的灯光管理计划，限制面向海滩区域的灯光范围

采取措施向海滩游客和渔业提供更多有关发射及其影响的信息等

……

不断增加的火箭发射频率，主要来源于坐落在霍桑（Hawthorne）的SpaceX。

对此，马斯克表示，办公室将陆续迁往德克萨斯州（Texas）。这也引发了德克萨斯州的防备。

委员博奇科的态度或许可以代表居民。在关闭麦克风的音频之前，她说：“有什么比破坏环境然后再试图修复它更昂贵的呢？”

来源：SpaceX

发射公告中，SpaceX也提到音爆问题。

“返航的超重型火箭将从超音速减速，这会导致着陆区周围区域出现音爆。但一般来说，周围区域的居民通常只会听到短暂、雷鸣般的噪声，决定观察者感受程度的因素是：天气和距离返航地点等。”

疑点4:鸟类保护

据悉，星舰发射附近有受保护的鸟类栖息。尽管不在鸟类繁殖季节，为了规避生物破坏，SpaceX仍然实施了严格的监控措施，在每次发射前后使用红外无人机进行监控。

非营利组织“海岸湾与河口计划”（Coastal Bend Bays&Estuaries Program）还曾撰写长文，揭露SpaceX在6月6日“箭飞蛋打”的恶行：因星舰成功发射而被摧毁的九个鸟巢，“鸟蛋碎了一地”。

对此，马斯克还曾专门回应：为了弥补这一滔天罪行，我将一周不吃煎蛋饼。”

三、发展到现在，SpaceX有哪些“合作伙伴”？

从被人质疑走向广泛关注，SpaceX的处境也迎来巨大转变。起初，SpaceX需要自证实力，获得认可；现在的合作网已经超出认知。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

航空公司：自由上网不再是梦‍‍‍

9月，美国联合航空公司宣布和SpaceX合作，为其超过1000架飞机免费提供高速、低延迟的星链Wi-Fi服务。预计该功能2025年上线，能够达到在飞机上不再无信号的“断链”处境。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

早些时候，SpaceX还同卡塔尔航空合作，为乘客免费提供空中互联网服务。并且，单个乘客的速度可达到350M/s。在此基础上，机票不会涨价。这次合作的特点是，无需地面基站服务便可实现上网，并且不限飞行高度，还得以与飞机本身的通讯网络系统互不影响。‍‍‍‍‍‍‍‍

此前，SpaceX还曾携手卡塔尔航空公司将世界杯足球带入太空并返回。‍‍‍‍

太空科学

‍‍NASA与SpaceX的合作源远流长，自2006年NASA启动“商业轨道运输服务”（COTS）计划以来，SpaceX便成为该计划的重要合作伙伴之一。这一合作不仅为SpaceX的“龙”飞船和“猎鹰9”火箭的开发提供了资金支持，更为后续的“星舰”计划奠定了坚实基础。起家以来，SpaceX和NASA的合作也涉及到了多个领域，如发射卫星、运送物资、载人飞行等。

从赢得29亿美元的月球着陆器合同开始，SpaceX便成为了登月计划中占据优势的企业之一。同样，二者还共同在近地轨道空间站方面达成深入合作，作为CCSC-2的免费计划中的一环，二者的合作也为太空探索任务提供了有力支持。

SpaceX也从寻求合同变成“意外救世主”。前不久，NASA官网公布，出于对波音公司“星际客机”安全程度的考量，最终改用SpaceX的“龙”飞船尝试接回滞留在空间站的两名宇航员。

SpaceX的“龙”飞船也不负众望搭乘猎鹰9号火箭发射升空，并搭载两名宇航员飞往国际空间站。此次代号为“Crew-9”的航天任务，将成为一次暗流涌动的较量。‍‍

英国广播公司（BBC）指出，波音和SpaceX本就是“竞争对手”关系，在都获得了NASA合同的前提下，如何让产品安全问题令人满意，将会是竞争关键。

商业服务：边科研、边实战

一路狂飙向太空的SpaceX，也没忘记抓住商业机会。非官方航天员参与的商业太空行走，让航天迷为之狂热。当然，每次尝试都少不了其他机构的赞助合作。备受瞩目的“北极星黎明”任务便有31家合作机构共同参与。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

值得注意的是，此次商业太空行走并非NASA的合同要求，完全是自发的合同行为，可见SpaceX的野心，不止于此。未来，太空旅游也是SpaceX一直宣传的卖点。从月球到火星，航空市场的空间仍然饱含潜力。‍‍‍‍‍‍‍

References：

1.SpaceX、BBC、X等官网‍‍

2.“筷子夹火箭”？“星舰”挑战更危险回收方式by中国航天报

3.Starlink与卡塔尔航空合作，SpaceX偷偷向太空发射了一对2022年FIFA世界杯足球？by SpaceX爱好者

4.SpaceX发射载人龙飞船，旨在解救被困国际空间站的两名NASA宇航员by DeepTech深科技