文丨苏扬

编辑丨徐青阳

美国当地时间11月14日，SpaceX星舰第十五次综合飞行测试（简称十五飞）完成了一项火箭发展史上的首次：从地球轨道返回的星舰飞船，成功被发射塔上的机械臂捕获。

在经历约22.5小时的太空飞行、绕地球运行14圈后，星舰飞船重新返回得克萨斯州星际基地，最终垂直降落在发射塔两根巨型机械臂之间。

这套被称为“筷子”的装置，首次成功接住了从轨道返回的星舰上级。

这也是SpaceX第一次尝试同时回收星舰的两个级段。虽然超重型助推器此前未能完成塔架捕获，但飞船本体的成功返回，仍然是十五飞最重要的结果。

01 从轨道返回，难度远高于助推器回收

这次“捕获”的难点，在于飞船返回时的速度。

星舰飞船在轨道上的飞行速度超过每小时2.8万公里，接近23倍音速。相比之下，超重型助推器返回时的速度约为每小时6000公里。两者面对的飞行环境和能量管理要求完全不同。

飞船首先需要完成离轨制动。任务控制中心发出许可后，飞船短暂点燃一台发动机，改变轨道，进入返回地球的轨迹。

随后是整个过程中最危险的阶段之一：再入大气层。

由于飞船仍以每小时数万公里的速度进入大气层，空气受到剧烈压缩和加热，飞船表面逐渐被高温等离子体包围。再入过程中，外部温度可能超过2500华氏度（约1370摄氏度）。

为承受这一过程，星舰底部铺设了数千块六边形隔热瓦。飞船还需要依靠外部四片襟翼调整姿态和飞行轨迹，在大气层中保持稳定。

SpaceX热防护硬件高级经理菲尔·威尔逊（Phil Wilson）此前解释，隔热瓦不仅要承受高温，还要控制热量在表面的传递方式。飞船的姿态和进入大气层的角度，都会影响隔热系统承受的热负荷。

十五飞的一个重要检查目标，就是验证隔热系统能否经受这次完整的轨道返回。SpaceX表示，飞船包括隔热罩在内的关键系统表现符合预期。

02 21分钟返回窗口，随时可放弃捕获

SpaceX为这次任务设计了专门的返回路线。飞船需要经过墨西哥北部和得克萨斯州南部相对人烟稀少的区域，随后飞越南帕德雷岛附近，再经过墨西哥湾，最后转向星际基地。

这条路线经过了专门设计。SpaceX希望尽量避开人口密集区域，同时确保飞船能够以合适的角度和姿态返回发射塔。

在此过程中，飞船的四片襟翼持续调整方向。它们相当于飞船在大气层中的控制舵面，帮助飞船改变飞行轨迹，并逐渐将其引导至预定着陆区域。

SpaceX工程师拉斯·布莱克莫尔（Lars Blackmore）此前还特别提到，飞船飞越陆地区域时，地面操作人员将有约21分钟无法直接干预飞行，只能依靠飞船自主控制系统完成预定动作。

因此，SpaceX为返回过程设置了多重安全预案。

如果飞船在再入过程中出现问题，飞行控制人员可以提前终止返回，让飞船在大气层中解体；如果飞船已经接近地面，但系统或发射塔出现异常，也可以改变路线，将飞船导向墨西哥湾，而不是冒险执行捕获。

最终，飞船顺利通过这些环节，重新回到发射场。

03 NASA局长称其“几乎像魔法”

这次成功也引起了NASA的关注。

NASA局长贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）在社交媒体上称，这次着陆“几乎像魔法一样”，并表示SpaceX正在让越来越多的人相信这项技术能够实现。

NASA对星舰有着直接利益关系。SpaceX已经获得NASA数十亿美元合同，负责改造星舰，使其成为载人登月着陆器，为阿尔忒弥斯计划运送宇航员和货物往返月球表面。

按照NASA的计划，星舰将参与未来载人登月任务。如果要承担月球运输任务，星舰不仅需要能够进入轨道，还必须解决在轨补加燃料、长期运行以及重复使用等问题。

不过，十五飞并没有实现SpaceX期待的“双回收”。

任务开始后，超重型助推器在返回过程中出现制导、导航与控制系统（GNC）异常，自动中止了发射塔捕获程序，随后转向墨西哥湾。

SpaceX表示，助推器最终启动飞行终止系统，在落水前发生爆炸，相关安全程序按设计执行。

此前，SpaceX已经三次成功捕获超重型助推器。此次飞船首次被“筷子”接住，则补上了另一半回收能力。

SpaceX希望最终让星舰像飞机一样重复执行任务，而十五飞第一次证明，从轨道返回的飞船也可以直接落入发射塔的机械臂中。

特约编译金鹿对本文亦有贡献