“星舰”试飞再现波折：飞船解体，助推器成功回收
“星舰”试飞再现波折：飞船解体，助推器成功回收
2025年1月16日，美国太空探索技术公司SpaceX的新一代重型运载火箭“星舰”（Starship）在美国得克萨斯州的发射基地进行第七次试飞。这次任务本应是“星舰”朝商业化运营迈出的重要一步，但火箭第二级飞船升空后不久与地面失联，并在上升燃烧过程中解体。此次试飞仍取得部分成功，火箭的第一级超级重型助推器在完成飞行任务后，通过机械发射塔臂的“空中捕获”实现回收。
“星舰”揭秘：突破性的设计与技术
“星舰”项目之所以备受关注，很大程度上源于其突破性的设计和技术。首先，其“筷子夹火箭”的回收技术令人印象深刻。在名为“Mechazilla”的巨大“星舰”发射塔上，有三个机械臂。一个是“快速断开臂”，主要用于给“星舰”加注燃料并在发射前保持火箭稳定。另外两个长达36米的机械臂则被用于捕捉火箭，被比作一双“筷子”，它们被安装在超重型绞车上，绞车由巨型电机驱动，可以在发射塔上下移动。
根据此次试飞的记录，“星舰”助推器在着陆的最后阶段、距离地面约2000米时，同时启动13台发动机制动减速，这些发动机具备“万向推力”能力，即喷嘴可以旋转调节方向，以控制助推器姿态和飞行轨迹。待降落到一定高度后，外围发动机关闭，中心位置的3台继续工作使助推器进一步减速并几乎垂直落在两根“筷子”中间。在距离地面约几十米高度时，助推器在发射塔前垂直悬停。几秒钟内，“筷子”微微移动并牢牢抓住助推器栅格翼下方的销钉，发动机关机。
事实上，与其称该过程为“筷子夹火箭”，不如将其叫作“把火箭停在筷子上”。其技术难度并不在于机械臂的灵巧或强大，而是在于如何将庞大的助推器精确悬停在两根“筷子”之间，稍有偏差就会砸在“筷子”上。
“星舰”还采用了全流量分级燃烧循环发动机，这种发动机具有更高的比冲和效率，能够提供更强大的推力。同时，“星舰”采用了不锈钢结构设计，这种材料在高温下具有更好的强度和耐腐蚀性，同时成本更低，易于加工和维修。
挑战与未来展望
尽管“星舰”项目取得了显著进展，但仍面临诸多挑战。在第七次试飞中，飞船解体的原因是“初步迹象表明，飞船发动机防火墙上方空腔中发生了氧气/燃料泄漏，泄漏量足以产生超过排气系统容量的压力。除了明显需要再次检查泄漏问题外，我们还将为该区域增加灭火系统，并可能扩大排气面积。”
此外，飞船的隔热系统也需要进一步优化。在最近的试飞中，为了对“星舰”飞船的薄弱区域进行压力测试，第二级飞船上移除了相当多的隔热瓦，并对多种飞船再入大气层时的替代防护材料进行测试，其中包括一种带有主动冷却功能的金属瓦片。
SpaceX官网公布的信息显示，本次发射是第二代“星舰”飞船的首次试飞，第二代“星舰”飞船经过大幅升级，包括隔热系统、推进系统的重新设计和电子设备的全面迭代等，可靠性与性能较上一代显著提升。
商业航天的竞争格局
在商业航天领域，SpaceX并非孤军奋战。在国内，以航天科技集团和航天科工集团为主的国家队占据主导地位，具有运载火箭、卫星、空间飞船等重大航天装备研发和总装能力。民营的大型企业，如天奥电子、蓝箭航天、天箭科技、中兵红箭、盟升电子、高德红外、中海达、星河动力等处于第二梯队。第三梯队则为规模较少，以航空装备零部件系统为主的中小型企业。
从市场份额来看，航天发射市场集中度较高。除2019年外，2018-2022年，航天器研制发射CR3均超过65%，2020年以来主要发射数量TOP3企业分别为航天科技集团、中科院微小卫星和长光卫星公司。2023年中国商业发射合计67发，其中，国家队共计54发，新兴民营商业航天发射商13发，星河动力发射次数相对较多，共计7发。
展望未来：开启太空探索新纪元
尽管“星舰”项目面临诸多挑战，但其代表了人类探索太空的新方向。SpaceX的目标是在2025年实现火箭全系统的重复使用，并开展更具挑战的任务，如将货物和人员送往月球和火星。随着技术的不断进步和竞争的加剧，我们有理由相信，人类探索太空的步伐将会越来越快。