美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）近日成功完成了其星艦（Starship）的第5次全系統(tǒng)試飛，標(biāo)志著該公司在火箭回收技術(shù)上取得了重要進(jìn)展。此次試飛的主要目標(biāo)是驗(yàn)證捕捉式機(jī)械臂系統(tǒng)對超重型助推器的回收，并實(shí)現(xiàn)星艦在海上的高精度濺落。盡管面臨一些挑戰(zhàn)，但SpaceX成功達(dá)成了這兩個(gè)目標(biāo)。
為了提升火箭的運(yùn)載能力和周轉(zhuǎn)效率，SpaceX選擇通過地面重型設(shè)施捕捉回收超重型助推器，取消了“獵鷹”系列火箭的著陸腿式結(jié)構(gòu)。
在回收過程中，超重型助推器的發(fā)動機(jī)群表現(xiàn)穩(wěn)定，確保了火箭在減速、飛行軌跡和姿態(tài)變化上的精確控制。這表明SpaceX在火箭發(fā)動機(jī)并聯(lián)技術(shù)上取得了顯著進(jìn)步。
盡管星艦在濺落后發(fā)生了爆炸，但SpaceX表示這是一次成功的濺落。爆炸是由特定安全裝置受控起爆，以確保箭體結(jié)構(gòu)不會持續(xù)漂浮在海面。
與第4次試飛相比，星艦在落點(diǎn)控制精度上有了顯著提升。盡管此次試飛的星艦仍然是第一代設(shè)計(jì)產(chǎn)品，但在外部隔熱瓦敷設(shè)上進(jìn)行了改進(jìn)，減輕了主要結(jié)構(gòu)的燒蝕破損問題。
然而，星艦在最后的2至3千米高度內(nèi)，調(diào)節(jié)箭體姿態(tài)恢復(fù)垂直狀態(tài)的動作時(shí)機(jī)過于滯后，導(dǎo)致箭體姿態(tài)變化的角速度過大。這可能是由于襟翼燒蝕破損后，星艦無法同時(shí)兼顧飛行軌跡和姿態(tài)的精確控制。
盡管存在這些問題，但星艦系統(tǒng)的一、二級均為第一代產(chǎn)品，主要的突破性風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目已在5次試飛中分別達(dá)成。經(jīng)過技術(shù)迭代升級的改進(jìn)型星艦已經(jīng)擁有多個(gè)產(chǎn)品庫存，后續(xù)的試飛速度有望顯著加快。
此次試飛的成功也對空天飛機(jī)的發(fā)展路線造成了一定的競爭壓力。空天飛機(jī)的動力系統(tǒng)必須具備多種工作模式，以適應(yīng)從靜止?fàn)顟B(tài)到第一宇宙速度的速度范圍以及從地表稠密大氣到外空間的真空環(huán)境變化。這使得發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并面臨高超聲速狀態(tài)下的超聲速進(jìn)氣燃燒等前沿問題。
相比之下，SpaceX的火箭無損回收技術(shù)得益于軟件算法控制技術(shù)的進(jìn)步。隨著火箭自主控制回收技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，實(shí)用化的載荷攜回能力也將成為科研工作的重點(diǎn)方向。
