马斯克老板大气,刷了9次大火箭烟花秀后,终于实现助推器和星舰的双回收。给大家一种spaceX水平不行,老失败的感觉,但是其实不是的。
星舰失败率高的最根本的原因,就是研制星舰难度是史诗级难度,有多难呢?我们拿星舰和已经成功发射超500次的猎鹰9号进行对比吧,没错,猎鹰9号是我们目前正在努力追赶的目标。
星箭采用33台猛禽发动机并联同步工作,猎鹰9号一级火箭配备9台梅林发动机,星舰的推力约为猎鹰9号的10倍,发动机数量越多,对推进剂同步供应、振动控制等复杂度就激增,相当于要把数千吨燃料稳定地输送到每一台发动机,无论多么剧烈的振动和加速飞行,里面的液体不产生旋涡和空腔。
历史上苏联N1火箭尝试采用30台发动机并联发射4次都失败了,最好的成绩也是在几十秒就爆炸了。而马斯克在第二次星舰试验就已经实现所有33台发动机均实现长时点火了。

星舰的高度达到了120米,属于有历以来最长的火箭,排在第二名的是美国的土星5号,执行阿波罗登月计划的火箭,火箭越长越细,对箭体结构和材料就越高,容易在穿越高空大风区出现弯曲和振动,对火箭的控制难度要求也高。
当然,火箭越高,对整个发射台、总装厂房、起吊设备等都提出了更高的要求,比如如何抵御发射时33台发动机产生的高达7590吨的集中火焰冲击,就是首个要解决的难题。这个问题相比算是个小问题。

充满想象力的还是筷子夹技术,超重助推器以超过声速的速度下落,通过重新启动部分猛禽发动机,将自身减速到接近悬停状态,并被发射架的机械臂精确捕获,这对精确推力调控、姿态控制、发射架机械臂的精准操控要求极高,spaceX说是捕获误差精度在5mm左右。
想像下,高度69米,直径在10米的“巨兽”,跟一栋23层楼高的房子一样,从天而降,被机械臂稳稳接住,想想就觉得厉害。关键是超重助推器里面还有液氧和甲烷,如果回收失败,瞬间就是一颗超级炸弹从天而降,直接炸毁回收塔架。所以,还是很佩服老马的勇气~而筷子夹回收就是,就是在第五次就成功实现了。

还有难度不亚于筷子夹的星舰二级回收,相比超重助推的速度,星舰二级已经基本到了第一宇宙速度了,7千米/秒,跟卫星在轨速度大差不差了。以这个速度再入大气层,需要克服极端高温和剧烈的气动环境,对箭体的防隔热要求特别高。在经历了高温、黑障之后,发动机再次点火,精准控制到指定点进行软着陆,可算是百米高空穿针。

所以,SpaceX在第十次取得助推器和星舰成功回收,我觉得SpaceX属于牛逼闪闪。
而中国航天这些年发射成功率很高,属于小步迭代吧,中国航天讲究的是产品继承性和可靠性,不会彻底打翻之前的设计,从头开始撸个全新的东西出来,产品上天之前都会经过长时间研制、测试等项目周期。所以第三代的低温无毒的火箭,像CZ-6、CZ-7的研制周期大概在5~6年时间,CZ-5作为目前中国运力最大的火箭,研制周期有10年时间。
SpaceX从第1飞到第11飞,花了两年多时间,不断试错、快速迭代。而中国采取的更多的是稳健的方式,没有孰对孰错,但是,很明显,从实际的效果来看,SpaceX走的会更快,直接甩开中国两个身位。
现在压力给到中国这边了,需要加快火箭的研制进度,特别是可重复使用火箭的进度,那么速度上来了,质量管控如何,能跟的上不,去年天龙三号在试车中出了事故算是一个预警,如何答好这张关于速度和质量的问卷,在接下来这两三年我们将会得到答案。