美國(guó)中部時(shí)間6日，美國(guó)太空探索技術(shù)公司的新一代重型運(yùn)載火箭“星艦”以及飛船集成系統(tǒng)實(shí)施第四次試射，不但首次實(shí)現(xiàn)“海面軟著陸”，同時(shí)獲取了大量寶貴數(shù)據(jù)，為接下來取得更多突破鋪平了道路。

“海面軟著陸”重要嗎？“星艦”朝完全重復(fù)使用能力邁了多大一步？要具備完全重復(fù)使用能力甚至實(shí)現(xiàn)登月目標(biāo)，“星艦”還有哪些技術(shù)難關(guān)尚待攻破？

“星艦”如何“海面軟著陸”

“星艦”是可回收、重復(fù)使用的航天運(yùn)輸系統(tǒng)。它由兩部分組成，其第一級(jí)是長(zhǎng)約70米的“超級(jí)重型”助推器，第二級(jí)是長(zhǎng)約50米的“星艦”飛船。

此次試射完成后，太空探索技術(shù)公司創(chuàng)始人馬斯克在社交媒體上說，盡管“星艦”飛船（即第二級(jí)）出現(xiàn)襟翼受損等情況，但仍然成功在“海面軟著陸”。

從直播畫面來看，“星艦”6日從位于美國(guó)得克薩斯州博卡奇卡的基地發(fā)射升空，幾分鐘后第一級(jí)“超級(jí)重型”助推器和第二級(jí)“星艦”飛船成功“熱分離”。隨后，“超級(jí)重型”助推器在墨西哥灣濺落，飛船進(jìn)入太空滑行階段。發(fā)射約47分鐘后，飛船受控再入大氣層，最后在印度洋濺落。

就“濺落”技術(shù)細(xì)節(jié)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)“科普中國(guó)”的航天科普專家田豐說，相較于高速入海、瞬間解體，第四次試射中，“星艦”飛船在距海面幾千米高度，利用兩組翼面的組合動(dòng)作，從近水平姿態(tài)轉(zhuǎn)換為垂直姿態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行反推減速……流程結(jié)束后，飛船的速度和高度降低，最終在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)后“海面軟著陸”。

第四次試射突破有多少

“星艦”從第一次到第四次試射，進(jìn)展越來越顯著：2023年4月首次試射時(shí)，第一、二級(jí)分離前就發(fā)生了爆炸；2023年11月第二次試射時(shí)，第一、二級(jí)成功分離，但飛船在到達(dá)目標(biāo)高度前爆炸；今年3月第三次試射時(shí)，發(fā)生“超級(jí)重型”助推器意外解體和飛船失聯(lián)事故，但太空探索技術(shù)公司表示第三次試射取得多項(xiàng)新進(jìn)展。

第四次試射的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是“星艦”飛船在高溫下受控再入地球大氣層時(shí)能夠“幸存”下來，以便讓太空探索技術(shù)公司收集到更多寶貴數(shù)據(jù)。

據(jù)田豐介紹，第四次試射首次完成了整個(gè)發(fā)射流程，同時(shí)一級(jí)和二級(jí)的成功定點(diǎn)減速落海，也使整個(gè)“星艦”系統(tǒng)朝著“發(fā)射臺(tái)捕獲回收”情況下的完全重復(fù)使用目標(biāo)推進(jìn)了一大步。

田豐說，第四次試射雖然暴露了其熱防護(hù)系統(tǒng)仍存在缺陷，但完成了整個(gè)發(fā)射流程，尤其是一、二級(jí)最終成功反推減速、緩落入海，這為后續(xù)實(shí)現(xiàn)“發(fā)射臺(tái)捕獲回收”奠定了基礎(chǔ)，“可以說是一次相對(duì)成功的發(fā)射”。

安徽星河動(dòng)力裝備科技有限公司董事長(zhǎng)劉百奇說，“星艦”在這次試射中實(shí)現(xiàn)了一級(jí)回收，二級(jí)入軌回收。入軌回收難點(diǎn)在于大氣層摩擦升溫起火，可以看到二級(jí)有一部分燒壞了，但在軌道姿態(tài)受控的情況下也回來了，“飛船沒有壞也沒有解體”。

還有哪些難關(guān)

按計(jì)劃，如果在此次試射中一級(jí)助推器成功實(shí)現(xiàn)“海面軟著陸”，那么第五次試射可能嘗試讓助推器返回并降落在發(fā)射臺(tái)上。

據(jù)太空探索技術(shù)公司發(fā)布的信息，“星艦”系統(tǒng)將通過不斷試射和技術(shù)改進(jìn)持續(xù)迭代，目標(biāo)包括具備完全重復(fù)使用能力，在重復(fù)使用狀態(tài)下將能夠搭載高達(dá)150噸的載荷進(jìn)入軌道，甚至運(yùn)載人和貨物前往月球、火星等。

劉百奇說，“星艦”系統(tǒng)是目前全世界最大的運(yùn)載火箭，用飛行試驗(yàn)的方式快速迭代去探索航天技術(shù)未知的邊界，這和完全成熟的技術(shù)是不一樣的，可以說每一次探索幾乎都取得了技術(shù)上的成功。

盡管第四次發(fā)射取得了很大進(jìn)展，但田豐也指出，太空探索技術(shù)公司要實(shí)現(xiàn)其雄心壯志，還有四個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn)需要攻克：熱防護(hù)系統(tǒng)的改進(jìn)，兩級(jí)（助推器和飛船）回收和復(fù)用，“星艦”實(shí)際帶載荷進(jìn)入軌道，以及與登月相關(guān)的大規(guī)模低溫推進(jìn)劑在軌加注技術(shù)。