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北京時間10月13日晚上8時25分，“星艦”火箭第五次試飛發射。約7分鐘后，其超重型助推器成功穿越大氣層、返回發射塔，被兩個機械臂牢牢夾住。星艦飛船則成功入軌并在印度洋再入濺落。

“筷子”怎樣夾住火箭？

在名為“Mechazilla”的巨大“星艦”發射塔上，有三個機械臂。一個是“快速斷開臂”，主要用于給“星艦”加注燃料并在發射前保持火箭穩定。另外兩個長達36米的機械臂則被用于捕捉火箭，被比作一雙“筷子”，它們被安裝在超重型絞車上，絞車由巨型電機驅動，可以在發射塔上下移動。

根據此次試飛的記錄，“星艦”助推器在著陸的最后階段、距離地面約2000米時，同時啟動13臺發動機制動減速，這些發動機具備“萬向推力”能力，即噴嘴可以旋轉調節方向，以控制助推器姿態和飛行軌跡。待降落到一定高度后，外圍發動機關閉，中心位置的3臺繼續工作使助推器進一步減速并幾乎垂直落在兩根“筷子”中間。在距離地面約幾十米高度時，助推器在發射塔前垂直懸停。幾秒鐘內，“筷子”微微移動并牢牢抓住助推器柵格翼下方的銷釘，發動機關機。

事實上，與其稱該過程為“筷子夾火箭”，不如將其叫作“把火箭停在筷子上”。其技術難度并不在于機械臂的靈巧或強大，而是在于如何將龐大的助推器精確懸停在兩根“筷子”之間，稍有偏差就會砸在“筷子”上。

“筷子夾火箭”旨在“快速重復利用”

在“星艦”火箭研制之初，SpaceX就提出了“快速重復使用”的概念，即對助推器實現快速回收、加注和再發射。該公司曾提出在一天之內，使用同一個助推器發射三次的目標，而在2019年，馬斯克曾表示，一個“星艦”助推器一天可以發射20次，也就是一個小時左右發射一次。

要實現這一目標，使助推器落回發射塔，就地檢修、加注和再發射幾乎是唯一的選擇。即使是在發射塔附近的著陸臺降落，如此巨大的火箭助推器，必然需要更為龐大的起重機、運輸車等設備進行吊裝和運輸，才能將其送到發射塔等待發射。這一過程耗時恐怕都要以小時計。降落在海里的打撈、清洗和運輸則更為復雜。

那么，為何不能直接在發射臺地面上著陸，而是要采用看起來更復雜的“筷子夾火箭”模式？答案就是呈細長圓柱狀的火箭助推器要在地面上著陸必須安裝著陸支架，以防止助推器在著陸時因振動傾倒。而支架會增加火箭重量，消耗更多燃料，美國太空探索技術公司（SpaceX）創始人埃隆·馬斯克曾解釋說，不用支架可以減少“星艦”重量和成本。

同樣關鍵的是，SpaceX現有技術、也就是“獵鷹9”助推器上的著陸支架是“一次性”的，每次著陸后都要檢修和翻新。對“獵鷹9”來說，由于其以液氧煤油為燃料，兩次發射間需要徹底清洗發動機，同時換一個著陸支架不會消耗額外時間?！靶桥灐眲t以液氧甲烷為燃料，簡單維護即再發射，更換支架會導致時間浪費。

總之，即使是在世界范圍內，“筷子夾火箭”也堪稱是一種航天工程技術上的突破。無論是對SpaceX還是對馬斯克來說，他們都朝著理想又邁出了重要一步。試飛成功后，馬斯克又在社交媒體上回復說：“如果未來30年人類文明保持相對穩定，火星上將建成一座自給自足、擁有100萬人口的新城市。”

（圖片來源：SpaceX）