离上次马斯克的星舰第四次试飞才过不久，昨晚第五次试飞已经成功了。这个项目应该是全世界大部分人都希望他成功的！不得不佩服马斯克的执行力与创造力！

马斯克星舰超重助推回收难度超高，好似科幻情节是如何做到的？过程分几步？需要什么关键技术？今天试着很粗浅的对星舰超重重心回收做一下解析。

这要从星舰的地面支持系统说起，可以说啊space x把星舰的地面支持系统做了革命性的再造，突出低成本、高效率，建立一体化，被称为了第0级。从这个称呼就能看出来，地面系统和火箭并不是割裂开的两个部分，而是融为一体了。地面系统也是火箭的一级厂区，采取紧凑简洁的布局设计，设施间隔小，大多是露天设置。厂房也大多采用了可快速拆卸的预制式的板材搭建，发射台、发射塔都采用构造简洁可以快速恢复的结构。单个厂区的面积只为0.08平方公里，大幅降低了复杂性、占地面积和成本。有人总结说，这是发射场革命。我个人感觉这也是民营航天不断压缩成本之后带来的创新，所以抠门可以促进创新。

下面来说发射塔架。发射塔高约145米，四根支撑柱，两个抓取机械臂，一个快速断开臂。抓取机械臂就是筷子基座，是固定在靠近发射架的三根支撑柱上，可以升降。快速断开臂固定在余下的一个支撑柱上，不可以升降。抓取机械臂啊负责把超重助推和星舰飞船放到发射架上，还负责回收的时候抓住。

怎么抓？咱们就专门来说快速断开臂，主要是两项工作，一是超重助推放好之后，做超重助推的稳定器。二是通过配置的快速断开装置与星舰飞船对接加注推进剂发射前会断开。再说发射架，发射架的作用是支撑和装载。整个星舰六根柱子支撑远看不大，但是实际上每个高近20米，直径2.5米，每个都有烟囱那么大了。顶端通过横梁连接支撑起上面的圆形平台。那发射架包括QD快速断开装置、压紧释放装置和喷水系统，20个单独的释放装置和20个小型的QD快速断开端头。在这一圈，那20个释放装置带有钳夹和可伸展的承托，连接到超重助推的底部，用于静态点火测试和轨道发射。每个钳夹都能拉住250吨，那20个就能拉出5000吨。Qd快速断开装置在发射之前为超重助推加注推进剂，提供外部电源，发射的时候和超重助推迅速的断开。20个小QD快速断开端头，很明显的体现出了箭地一体化火箭第0级的设计。为了提升运载能力，减轻超重助推的质量，超重助推外圈20台发动机的自启动能力和设备都被去掉了。这些小QD快速断开端头，就负责在发射前为每台发动机提供电气业的供应，尤其是帮发动机来启动。

那发射架上喷水系统，用来降低噪声和突发情况下灭火。发射架下边还有水冷钢板系统，发射架下边铺设钢板，钢板下配备冷水管道。启动之后水不是垂直喷，而是向外喷射，将向外的动能传递到雨流当中，促使雨流向外运动，远离发射台的中间。

下面来说抓取机械臂，一共两个，个头也不小，每个长36米高18米，最大负载有700吨。两个机械臂通过塔底的超大型绞车系统驱动，实现上下的移动，同时通过液压油缸的伸缩动作实现打开合拢，精确控制抓取力度和角度。两者相互配合协同工作，共同来完成接触超重主推和星舰飞船的任务。抓取机械臂上还有液压缓冲机构，相当于是个巨大的减震器，在接触超重助推的时候，能够承载并且分散掉一部分的冲击力。缓冲机构前端距离勤务塔固定处大约34.8米，接驳台面也就是与超重助推上的拖过结构接触的部分，长度是20米。设计这么长可以更好的适应超重助推回收降落位置的偏差，提高回收的成功率。

超重助推返回的时候，会使用中圈和内圈发动机，使它保持垂直姿态不断的下降。当超重助推3分之2的部分落到机械臂之下的时候，超重助推会悬停两个机械臂靠拢，机械臂与超重助推上突出的托握点对准位置，然后接触稳住舰体抓取之后，机械臂再把超重助推放回到发射架上，圆满完成任务。

这里说明一下，刚才两部分内容大部分借鉴了星舰发射支持系统特点与分析。那为什么星舰放弃了猎鹰9和重型猎鹰屡试不爽的着陆腿回收呢？星舰最初的设计方案是有着陆腿的，但是着陆腿的质量会增加整个火箭自身的重量，浪费资源，同时还有时间成本。猎鹰九着陆之后需要运回整修厂翻新、更换、检测众多的零部件，其中最关键的一个就是整修着陆腿。整修工作需要大量的时间，那要是海上降落，回收船来回一趟花销也不少，这跟马斯克希望的快速廉价复用背道而驰，那么就去掉着陆腿，改用抓取方式，抓住之后直接放上发射架，原地迅速更换隔热瓦，检测修整，不需要拉走，这样才有可能实现马斯克希望的一小时内快速复用，这对未来火星计划可能需要极其大量的星舰运输非常重要，但是改用机械臂抓取方案，技术难度也明显的提升了。

下面来说需要突破的技术，首当其冲的，这种方式对超重轴距的控制精度要求极高。这需要解决发动机变推力调节技术、高精度导航制导技术自带控制技术这几个内容。超重助推的优势在于它有33台猛禽发动机，返回的时候使用9台，这样可以选择的动力组合就更丰富了，更容易将推重比稳定第一，也就是可以保持悬停。在星舰试飞的时候，已经看到了基本悬停的水上漂的奇迹。第二，机械臂的承重设计。要对机械臂的承重点展开详细的载荷分析与结构设计，确保强度足够接得住。第三，机械臂的缓冲减震设计，虽然可以做到悬停，但是超重度对最终落下来巨大的重量冲击力不会小，但又绝不能硬碰硬，不然可能会两败俱伤，需要缓冲机构能够有效的吸收和分散掉冲击力。第四，机械臂控制策略一方面需要能对于超重助推的情况做出监测和预测，既知道此时此刻的位置姿态，还要能预测接下来的轨迹姿态。另一方面机械臂还要根据传回的数据进行动态的调整，包括运动速度、位置、合拢角度等等。不然超重助推都回来了，我还没合上，也不能让超重助推一直悬停着。总之这是个双向奔赴的过程，动作要同步合拍，绝不能剃头挑子一头热。

那星舰飞船何时回收呢？

马斯克说过星舰飞船返回发射场，还要再等等，计划是两次定点海面软件落之后，才会尝试返回发射场的回收测试。星舰飞船的回收跟超重助推有些不同，超重助推采用的是垂直起降技术，星舰飞船采用升力式与垂直起降相结合。星舰飞船从轨道返回的时候，以60度倾斜的姿态，马赫数为25的速度躺着进入大气层。在四个单独控制的襟翼精确引导下，两个在鼻堆上，两个在船尾，尽可能的最大限度的利用空气来制动。星舰四飞的耐烧王就是在鼻锥上，舰体在接近地面的时候，要上演鹞子翻身，进行一次大幅机动，借助主发动机和姿态控制系统进行姿态翻转，从水平状态调整到垂直状态。那接下来就是利用垂直起降技术来实现垂直降落了，还是由发射塔和抓取机械臂来捕获和回收，很粗浅的把超重助推回收这件事情解释了一下，希望大家能够满意。