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SpaceX星舰第15次试飞将挑战空中捕获飞船本体:为什么宁冒毁塔风险也不装起落架?

机制

用两根机械臂在半空夹住从太空回来的飞船,下个月真要试了。

SpaceX 刚刚放出了第 15 次星舰试飞的模拟动画。 马斯克在财报会上确认,就在下个月,他们要第一次尝试用发射塔架上的机械臂,在半空中直接把星舰飞船本体夹住。

上一次机械臂夹住助推器,现场画面已经足够震撼。 但跟这次要干的事比起来,难度完全不在一个量级。

助推器飞到七十公里高就分离了,速度只有几马赫。 它是个相对凉快的大圆筒,掉头落回发射场,发动机点火减速,悬停稳了之后机械臂一合就能收工。 可这次要抓的,是上面那艘五十米长、重达上百吨的飞船本体。

它是真正绕地球跑完一整圈、顶着第一宇宙速度冲进大气层的家伙。 两万多公里时速砸进空气,腹部隔热瓦烧到上千度。 为了减速,它得先肚皮朝下像跳伞运动员一样横着拍打气流,靠前后四个活动翼面找平衡。

最极限的考验在最后几十秒。 离地只剩几百米的时候,发动机重新点火,飞船要在几秒钟内从横躺拉成竖直。 这个时候留给容错的窗口极短。 它不仅要把几百吨的动能彻底刹住,还必须在下落过程中把自己的侧向挂钩,分毫不差地送进发射塔那两根机械臂中间。

有人会问,为什么非要在半空夹,老老实实装几根降落架落地上不行吗? 算一笔工程账就明白了。 能撑住上百吨飞船冲击的起落架和液压系统,装在船上少说也要几吨重。 在航天工程里,船体每多出一吨死重,能送进轨道的有效载荷就得扣掉一吨。 更关键的其实是周转速度。 飞船如果落在地面,需要大型起重机吊装,运回工厂拆检,再运回发射台重新起吊架设,一整套流程走完至少得十几天。 而在半空中直接夹住,飞船熄火停稳的那一瞬间,它就已经挂在发射工位上了。 只要检查推进剂储罐和隔热瓦完好,重新加注推进剂,装上新载荷,几个小时之后就能再次起飞。

但这个方案的代价,是把整座发射塔架当成了赌注。 助推器回收如果姿态失控,控制系统可以直接把它引向海面或者空地炸毁,保住发射塔。 可飞船是从轨道直接朝塔架扎过来的。 最后几百米的翻转如果推力稍微不对,或者侧风超出了控制范围,上百吨的钢结构撞上塔架,造价几十亿的地面设施连同输送管路当场就会报废。

马斯克说第一次尝试有五成以上的把握,但绝不敢保证一把成功。 过去十几年里,猎鹰 9 号把火箭第一级回收变成了日常,但进入轨道的第二级全都是一次性烧毁在大气层里。 如果下个月这两根机械臂真能在半空中把飞船稳稳合住,人类历史上第一艘真正能够全重复使用的轨道飞船,就彻底走通了最后一块物理拼图。 https://x.com/SawyerMerritt/status/2112645630640185604/video/1

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