星舰飞船首次实现“筷子”回收：15次试飞后两级回收初验证

北京时间11月15日5时17分，美国博卡奇卡“星舰”基地2号发射台上，“筷子”机械臂把刚从近地轨道返回的“星舰”第二级，也就是星舰飞船，成功接住。这艘飞船是在22小时32分钟前从同一座塔架起飞的。此后它完成了入轨部署星链卫星、绕地球飞行14圈、离轨再入等动作。15次试飞下来，“星舰”的塔架回收两级方案算是得到了初步验证。

从哪儿起飞，就落回哪儿

这次试飞的V3版“星舰”直径9米，全高124.4米，按两级全部回收的状态设计，近地轨道运力不低于100吨。第一级叫“超重型助推器”，高72.3米，装3650吨液氧甲烷推进剂，配33台海平面版猛禽3发动机；第二级高52.1米，携带1600吨液氧甲烷推进剂，还搭载总重约50吨的26颗V3版星链卫星。第二级底部中心有3台海平面版猛禽3发动机，外围另布6台真空版猛禽3发动机。

第一级这回没回收，自毁收场

北京时间11月14日6时45分，“星舰”第15次发射升空，这也是V3版“星舰”的第四次试飞。2分21秒后两级热分离，第一级随即调头。发射6分35秒后，第一级本应靠发射台上的“筷子”机械臂接回，结果推进剂余量不够，只能放弃回收，按预案在发射台东侧海面溅落并自毁。

其实V3版“星舰”到现在还没成功回收过第一级。此前的试飞里，第一级在上升、返场与发动机反推等环节多次出现异常。后续估计要仔细排查故障、对症下药，比如换上推力更大、表现更稳的发动机。

第二级这次的表现则相当亮眼：发动机点火一次、滑行、再点火一次，顺利进入275公里高度的近地轨道，又花约35分钟，把26颗V3版星链卫星依次释放出去。

之后第二级在轨滑行约21小时。这段时间阳光直射暴晒，为防贮箱里的低温推进剂蒸发过多，第二级电源稳定供电，并调整姿态，让迎风面隔热瓦朝向太阳，减少推进剂受热损耗。

第二级飞回发射台

发射21小时36分后，第二级发动机再次点火，顺利离轨，随后以25倍声速掠过北美大陆南部，经过再入大气层、滑翔、翻转、悬停等阶段，最终被发射台上的“筷子”机械臂成功接住。

“星舰”这是头一回在同一次任务里尝试两级全面回收。第一级虽然没接住，但相关流程已经反复验证过，“从哪儿发射就飞回哪儿”的设计目标算是初步实现。

回收第二级，难在哪

“星舰”立项之初就定下了两级完全回收的目标，说到底就4个字——降本增效。

猎鹰9火箭只回收第一级，它的第二级只有1台发动机、1套共底贮箱，体积较小，一次性使用的成本和生产供应频率还勉强可以接受。即便这样，每年发射约150次，也快摸到猎鹰9火箭生产线的潜力极限了。

“星舰”第二级就不一样了：体积庞大、结构复杂，有6台大推力发动机和整段不锈钢箭体。常态化运营后，如果第二级长期不回收复用，发射成本很难继续降，发射频率也会被第二级的生产速度卡住，频繁发射的目标就无从谈起。

可回收第二级要化解的挑战，明显比回收第一级多。第一级分离时高度约70公里，速度不足2公里/秒，走的是亚轨道弹道，返回、回收一般只要4分钟左右；第二级却要精准实施离轨机动，再入大气层时速度高达25倍声速，动能高出一个数量级，还得滑翔数千公里飞回发射塔。

“星舰”第二级被机械臂接住的瞬间

总的看，“星舰”回收第二级得闯过三大难关。

第一关是防热再入。第二级迎风面再入时会形成等离子体，温度高达1650摄氏度，近2万块六边形隔热瓦、襟翼铰链、密封接缝等都得扛住考验、正常运转。

第二关是反推减速与姿态翻转。第二级靠可动翼面精细动作，不断修正航向、对准发射台，在大气中滑翔数千公里。为省推进剂，直到距离发射台数百米处，第二级才从水平姿态迅速翻成垂直姿态，并重启发动机实施反推。这个过程里，翼面摆动、制导算法和发动机重复点火、矢量摆动、依序关机，哪一项慢半拍，沉重的第二级就会错过回收良机，轻则坠毁，重则撞上发射台。

第三关是精准捕获。“筷子”机械臂不是生硬地夹住第二级，而是卡住第二级上的两个起吊承力点，对位置、速度、姿态的要求非常苛刻。同时，为消除颤振和卡涩，“筷子”在迭代改进中适当缩短了长度，回旋半径有限，相当于把更多精准控制的压力交给第二级，难度堪比“千里穿针”。

SpaceX 也准备了好几套应对办法，目的都是保安全：“星舰”要是入轨之前就出岔子，那就让它直接落进印度洋；如果是在轨滑行阶段出问题，第二级会提前脱离轨道，掉到夏威夷附近或者智利以西的海里；等再入之后，万一第二级飞船或者发射台出现异常，翼面机动和反推就都不做了，让它凭惯性砸进安全区域。

后面的任务更重、更密

“星舰”第二级回收成功之后，任务只会更艰巨，比如验证复用、频繁发射、“太空加油”、载人登月等，而最要紧的还是进一步降本增效，支撑SpaceX公司的全产业链愿景。

第二级完成回收，接下来要拖回厂房做详细检查，找出可能拖累频繁发射与回收的薄弱环节，争取后续再次入轨。“星舰”本身还在不断修改完善，离“重新加注推进剂就能复飞”的理想状态差得相当远。后续任务中得逐步优化回收流程、提升翻修效率，设计上也要继续改进。

“星舰”塔架回收第二级

等第二级真正实现复用，发射频率上限会明显抬高，而这是大规模在轨加注推进剂的前提。就当前构型而言，“星舰”更适合把大量载荷送入近地轨道。载人登月、探火这类深空任务则不同，必须先在特定轨道部署用星舰飞船研制的“加油站”，再频繁发射“星舰”大规模补充推进剂，让载人登月舱等前来“加油”。首次星舰飞船在轨转移推进剂演示任务，目前暂定2027年一季度。

其实这种“太空加油”能力已经严重卡住了美国载人登月计划。为支持载人登月舱单程奔月，马斯克认为“星舰”需发射6～8次，美国监管机构甚至认为需发射22次。具体次数取决于“星舰”的实际运力、载人登月舱性能与任务所需的月面投送载荷量，暂时难以准确评估。

加紧准备测试星舰飞船“太空加油”之外，SpaceX公司用星舰飞船研制载人登月舱也遇到挑战，环境控制与生命保障系统进度迟缓。结果2027年下半年开展的“阿尔忒弥斯-3”近地轨道测试任务被迫调低目标：航天员不会进入该载人登月舱内部，只验证协同运行、通信与分离操作。

猎鹰系列火箭正逐步规划退役，“星舰”将全面承担起SpaceX公司的宏伟蓝图：数万颗星链卫星提高网络带宽和现金流，2027年三季度有望入轨的星智卫星重点发展太空算力，上万颗手机直连星链卫星将进一步拓展用户接入市场。短期内“星舰”的测试和发射工作预计非常繁忙，恐怕无暇为其他载荷开发新构型。

审核/贺喜梅

监制/黄希