美國中部時間6日，美國太空探索技術公司的新一代重型運載火箭“星艦”以及飛船集成系統(tǒng)實施第四次試射，不但首次實現(xiàn)“海面軟著陸”，同時獲取了大量寶貴數(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”朝完全重復使用能力邁了多大一步？要具備完全重復使用能力甚至實現(xiàn)登月目標，“星艦”還有哪些技術難關尚待攻破？

“星艦”如何“海面軟著陸”

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

此次試射完成后，太空探索技術公司創(chuàng)始人馬斯克在社交媒體上說，盡管“星艦”飛船（即第二級）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日從位于美國得克薩斯州博卡奇卡的基地發(fā)射升空，幾分鐘后第一級“超級重型”助推器和第二級“星艦”飛船成功“熱分離”。隨后，“超級重型”助推器在墨西哥灣濺落，飛船進入太空滑行階段。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”技術細節(jié)，中國科學技術協(xié)會“科普中國”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作，從近水平姿態(tài)轉換為垂直姿態(tài)，同時啟動“猛禽”發(fā)動機進行反推減速……流程結束后，飛船的速度和高度降低，最終在發(fā)動機關機后“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，進展越來越顯著：2023年4月首次試射時，第一、二級分離前就發(fā)生了爆炸；2023年11月第二次試射時，第一、二級成功分離，但飛船在到達目標高度前爆炸；今年3月第三次試射時，發(fā)生“超級重型”助推器意外解體和飛船失聯(lián)事故，但太空探索技術公司表示第三次試射取得多項新進展。

第四次試射的一個關鍵目標是“星艦”飛船在高溫下受控再入地球大氣層時能夠“幸存”下來，以便讓太空探索技術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發(fā)射流程，同時一級和二級的成功定點減速落海，也使整個“星艦”系統(tǒng)朝著“發(fā)射臺捕獲回收”情況下的完全重復使用目標推進了一大步。

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

安徽星河動力裝備科技有限公司董事長劉百奇說，“星艦”在這次試射中實現(xiàn)了一級回收，二級入軌回收。入軌回收難點在于大氣層摩擦升溫起火，可以看到二級有一部分燒壞了，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

按計劃，如果在此次試射中一級助推器成功實現(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)射臺上。

據(jù)太空探索技術公司發(fā)布的信息，“星艦”系統(tǒng)將通過不斷試射和技術改進持續(xù)迭代，目標包括具備完全重復使用能力，在重復使用狀態(tài)下將能夠搭載高達150噸的載荷進入軌道，甚至運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載火箭，用飛行試驗的方式快速迭代去探索航天技術未知的邊界，這和完全成熟的技術是不一樣的，可以說每一次探索幾乎都取得了技術上的成功。

盡管第四次發(fā)射取得了很大進展，但田豐也指出，太空探索技術公司要實現(xiàn)其雄心壯志，還有四個關鍵難點需要攻克：熱防護系統(tǒng)的改進，兩級（助推器和飛船）回收和復用，“星艦”實際帶載荷進入軌道，以及與登月相關的大規(guī)模低溫推進劑在軌加注技術。