SpaceX星际飞船成功完成第五次综合试飞，超重型助推器实现快速重复使用

10 月 13 日，星际飞船从位于德克萨斯州博卡奇卡的发射场发射升空，这是星际飞船第五次综合试飞，超重型助推器计划飞回发射塔，在那里，巨大的机械臂（被称为“筷子”）会抓住它。由于可能出现很多问题，大多数人都预计会失败，就像 SpaceX 十年前尝试着陆猎鹰 9 号助推器一样。

不过，公司内部却充满信心。在发射前四天举行的美国国家科学院委员会会议上，SpaceX 负责建造和飞行可靠性的副总裁比尔·格斯滕迈尔 (Bill Gerstenmaier) 指出，在 6 月份的上一次试飞中，超重型火箭助推器“精准着陆”——距离墨西哥湾目标不到半厘米。“所以，我们认为我们有相当大的机会重返发射塔。”

这种信心是有道理的。在 10 月 13 日的飞行中，超重型火箭助推器飞回到几分钟前发射的同一个发射塔。筷子移动到位，托住助推器。抓钩成功了。

这一成就对于 SpaceX 快速重复使用星际飞船的计划至关重要。根据该公司的长期愿景，超重型火箭助推器将返回发射台，并安装新的星际飞船上面级，并在几天甚至几小时后为下一次发射做好准备。

这次成功捕获火箭表明了进入太空的未来：不仅仅是 SpaceX 独特的星际飞船方法，还有对火箭快速频繁重复使用的更广阔的愿景。SpaceX 已经用猎鹰 9 号证明了这一点，其助推器已被重复使用超过 20 次，但星际飞船的目标是进一步提高可重复使用性。其他公司和国家也意识到，要跟上 SpaceX 的步伐，他们也必须迅速接受可重复使用性。

“可重复使用性是强制性的”

最近，在从米兰到山景城举行的会议上，各航天机构和公司的领导人都明确表示，未来的太空探索不会依赖于一次性运载火箭，而是依赖于至少部分可重复使用的运载火箭。

印度空间研究组织 (ISRO) 主席 S. 索马纳特 (S. Somanath) 在米兰举行的国际宇航大会 (IAC) 机构负责人全体会议上表示：“我想大家都意识到，可重复使用性对于发射器来说是强制性的要求。”该会议于星际飞船最新一次飞行的第二天举行。

他解释说，推动可重复使用性是出于降低发射成本的需要。“进入太空的成本必须是可以承受的，这样我们才能扩大太空计划。”

一个月前，印度政府正式批准了印度空间研究组织开发可重复使用火箭的下一代运载火箭 (NGLV) 项目。该火箭的设计目标是将 30 吨的载荷送入近地轨道，是印度目前最大的火箭 LVM3 的三倍，但成本仅比 LVM3 高出 50%。

他说，成本节省将来自可重复使用的助推器，该助推器配有可节流发动机，使用液氧和甲烷推进剂实现动力着陆。发动机开发将推动 NGLV 计划，首次试飞预计将在大约六年后进行。

接下来的一周，在加利福尼亚州山景城举行的卫星创新会议上，一位行业高管也表达了对可重复使用性重要性的看法。

“如果你没有可重复使用的运载火箭，我认为你作为一家发射公司是没有未来的，”火箭实验室首席财务官亚当·斯派斯在与其他发射高管的座谈会上表示。“一次性火箭真的没有出路。”

Rocket Lab 已尝试在其 Electron 火箭上进行可重复使用性测试，回收各级火箭并进行测试。虽然该公司尚未重新发射完整的 Electron 助推器，但确实重复使用了发动机。然而，可重复使用性是该公司更大的 Neutron 火箭的核心，预计首次发射时间为 2025 年。

其他公司也在走类似的道路，开发可重复使用的火箭第一级，如猎鹰 9 号。蓝色起源公司就是其中之一，该公司的 New Glenn 火箭比猎鹰 9 号大得多，计划于今年年底首次发射。该公司的目标是首次尝试将火箭第一级降落在海上的船上。

“还没有人能一次性成功回收可重复使用的助推器。然而，我们正努力实现这一目标，并谦虚地表示，我们对成功回收助推器充满信心，”蓝色起源首席执行官戴夫·林普 (Dave Limp) 9 月份在社交媒体上发布第一枚新格伦助推器的名称时表示：“所以你是在告诉我，我们有机会。”

“对于首次发射，我有两个主要目标：进入轨道并让助推器着陆，”蓝色起源公司新格伦火箭高级副总裁贾勒特·琼斯 (Jarrett Jones) 在 9 月中旬的世界太空商业周研讨会上表示。“这非常关键，因为我们必须把这件事做好，然后实现可重复使用性，然后达到预期效果。我们不能等到 2025 年。”

斯托克航天公司 (Stoke Space) 更进一步，设计了一种两级火箭，两级均可重复使用，类似于 SpaceX 对星际飞船的最终愿景。

斯托克商业开发副总裁德文·帕潘德鲁 (Devon Papandrew) 表示：“如果你看一下 SpaceX 的飞行速率限制器，就会发现它是第二级火箭的生产。”虽然 SpaceX 可以重复使用猎鹰 9 号助推器 20 次或更多次，但每次发射仍然需要新的第二级火箭。

“我们的论点——或者至少是长期内与 SpaceX 竞争的方法之一——是完全可重复使用，”他在卫星创新小组上说道。这种方法将太空运输从高制造要求转移到运营和物流挑战。“你可以拿回整个飞行器，重新安装、翻新、加油，然后再次飞行。”

欧洲可重复使用梦想

在欧洲，人们对星际飞船的反应褒贬不一。欧洲航天局局长约瑟夫·阿施巴赫在 IAC 上承认了星际飞船最新试飞的技术成就，他说：“然后我不得不思考，这对欧洲意味着什么，看看地貌和生态系统会发生怎样的变化，我们需要做些什么。”

欧洲航天业的一些人认为，星际飞船的发射表明他们与 SpaceX 相比落后了多少。德国小型运载火箭开发商奥格斯堡火箭工厂在星际飞船发射后的第二天表示：“这表明并证实了欧洲已经完全落后了。它还能赶上吗？没有机会。至少目前的情况是这样的。”

批评人士指出，欧洲的阿丽亚娜 6 号火箭是在 SpaceX 展示可重复使用的可行性和好处之前开发的，目前还没有计划对火箭进行改装以供重复使用。不过，欧洲的私人企业正在努力开发可重复使用的发射器。例如，从阿丽亚娜集团分拆出来的初创公司 MaiaSpace 正在研发一种小型运载火箭，其助推器专为垂直着陆和重复使用而设计，类似于 SpaceX 的猎鹰 9 号。

另一家在可重复使用性方面抱有更大抱负的欧洲公司是 PLD Space。在 10 月 7 日举行的 Miura 1 亚轨道发射一周年纪念活动上，这家西班牙初创公司概述了为期十年的运载火箭项目路线图，从 Miura 5 小型运载火箭开始。

PLD Space 的目标是回收并重复使用 Miura 5 的第一级火箭。最初，该公司考虑使用降落伞和海洋溅落——Rocket Lab 在其 Electron 火箭上也采用了同样的方法——但现在计划采用与 Falcon 9 类似的推进式着陆。

PLD Space 首席执行官劳尔·托雷斯 (Raúl Torres) 在接受采访时表示：“无论你看到波音飞机还是空客飞机，着陆方式都是一样的。我们得出的结论是，让火箭可重复使用的唯一方法就是像 SpaceX 或蓝色起源那样将其带回。”

Miura 5 计划于 2025 年从法属圭亚那发射，并将逐步实现可重复使用性，最早在 2028 年使用可重复使用的助推器。PLD Space 预计，可重复使用性将使火箭的盈利能力翻倍，但并未透露对有效载荷性能的影响。

PLD Space 计划将可重复使用性扩展到名为 Miura Next 的大型火箭系列。基础型号将是中型火箭，其助推器能够返回发射场或下游飞船。一种变体 Miura Next Heavy 将增加两个助推器，类似于 Falcon Heavy，而 Miura Next Super Heavy 将增加两个助推器。

虽然 Miura Next 火箭可以以消耗模式飞行以最大限度提高其有效载荷能力，但该公司计划在大多数任务中回收助推器，并将侧助推​​器返回发射场。在活动上，PLD Space 展示了一段动画，展示了 Miura Next Super Heavy 火箭的四个侧助推器同时着陆。

托雷斯表示，可重复使用性对于公司实现环境可持续性和降低成本的目标至关重要。“如果我们不能让它再次着陆，”他指着四次同时着陆的图像说道，“那这张照片就只是一场梦。”

ULA 实现 SMART

联合发射联盟 (United Launch Alliance) 采取了不同的可重复使用方法。该公司声称，其 Vulcan 火箭的设计——一种“高能”助推器，在级间分离前飞行大部分轨道——使其无法着陆。相反，它提供了一种名为“明智模块化自主返回技术” (SMART) 的替代方案，该技术将只回收发动机部分以供重复使用。它认为，这在技术上更可行，同时可以回收助推器最有价值的部分。

在将 Vulcan 送上发射台的过程中，该公司并没有过多强调 SMART 再利用。然而，随着 Vulcan 终于起飞，ULA 正花更多时间谈论其回收和再利用 Vulcan 助推器发动机部分的计划。

在 Vulcan 10 月 4 日 Cert-2 发射前的简报会上，ULA 首席执行官 Tory Bruno 报告了 SMART 重复使用方面的进展，包括年初对系统的初步设计审查。该项目的一个关键要素是充气隔热罩，旨在使发动机部分在分离后从高超音速减速。这项技术以 NASA 的充气减速器 (LOFTID) 低地球轨道飞行测试为基础，该测试在 2022 年 11 月的 Atlas 发射中成功演示了较小规模的版本。

布鲁诺表示，ULA 有望在今年年底前完成回收系统的关键设计审查。“然后我们开始制造飞行硬件，”他说。“在实际飞行硬件试飞之前，我们还需要进行更多测试，但我认为，距离首次飞行可能还需要一到两年的时间。”

他说，公司将采取渐进式方法回收和再利用发动机。第一次测试是确保发动机部分能够干净地与助推器分离。只有这样，ULA 才会测试充气减速器，布鲁诺指出，在降落伞辅助溅落后，它还可以充当“极好的救生筏”。ULA 将与蓝色起源合作检查回收的 BE-4 发动机，但它们不会立即重新使用。

“我们可能会重复几次，直到我们感觉非常满意，”在重新使用发动机之前，他谈到这些恢复测试时说道。最终，他说公司将在卡纳维拉尔角进行发动机翻新和重新安装工作。“这还有很长的路要走，我不知道具体什么时候会发生。”

减少重复使用

尽管发射行业正迅速走向至少部分重复使用的趋势，但并非所有人都加入了可重复使用潮流。

意大利运载火箭公司 Avio 的首席执行官 Giulio Ranzo 在卫星创新大会上表示：“我认为可重复使用性本身并不等于生存。”他的公司制造 Vega C，这是一种小型固体燃料火箭，没有计划采用可重复使用性。

他认为，推动可重复使用性的关键因素是其能够实现的高发射节奏。他指出，对于 SpaceX 来说，这一点至关重要，因为它拥有美国政府的庞大客户群和自己的 Starlink 星座。“如果你生活在一个没有这种主要客户的地区，我不知道你会怎么做，”他说。

他指出，Avio 正在开发一些技术，例如使用液氧和甲烷推进剂的火箭发动机，这些技术可以支持未来的可重复使用飞行器。“我认为节奏需要根据你实际可以触及的市场规模进行调整，”他说，“否则，你几乎什么也做不了。”

Rocket Lab 最初追求可重复使用性，以在不扩大工厂规模的情况下提高 Electron 的发射率。然而，需求并未达到预期：该公司曾预计今年将发射 22 枚 Electron，但截至 10 月仅完成了 11 枚。

“我们仍在研究推出可重复使用助推器的时机，”火箭实验室首席财务官 Spice 在谈到该公司的 Electron 计划时表示。他补充说，该公司正在优先考虑 Neutron 的研发工作。

在 SpaceX，可重复使用性甚至可能被搁置一旁。在星际飞船试飞的第二天，该公司发射了一枚猎鹰重型火箭，搭载着 NASA 的欧罗巴快船任务。这艘飞往木星的航天器的需求意味着 SpaceX 用尽了猎鹰重型火箭上的所有三个助推器核心，以最大限度地提高性能。然而，这越来越成为规则的例外。