在探索宇宙的征途中，每一次技術的突破都意味著人類離星辰大海的夢想更近一步。2023年10月13日上午，美國太空探索技術公司（SpaceX）再次成為全球矚目的焦點，其新一代重型運載火箭「星艦」從位於美國德克薩斯州的基地發射升空，穩穩飛行2分33秒後一二級分離，一級順利返回，並完成了「筷子夾火箭」的回收操作，首次實作了星艦一級助推器的回收，而且是塔架上回收。二級飛船部份繼續飛行一段時間後在大洋洲以西海域實作了海面軟著陸。整個試飛過程相當完美。
這次試射，不僅實作了飛行過程中的穩定與精準控制，更首次實作了星艦一級助推器的塔架懸臂回收，這一裏程碑式的成就標誌著航天器可重復使用技術邁入了一個全新的階段。
本文將深入探討「星艦」一級助推器塔架懸臂回收技術的優點，並與SpaceX的另一款明星產品——獵鷹九號進行對比，同分時析中國長征九號火箭回收技術的現狀與挑戰。
「星艦」作為SpaceX公司最具雄心的計畫之一，旨在成為人類歷史上最強大的運載火箭，能夠將大量物資和人員送往地球軌域、月球乃至火星。它的第五次試射，堪稱航天技術突破的高光時刻。其發射塔架懸臂回收，堪稱技術創新的璀璨明珠。
發射塔架懸臂回收技術是SpaceX在可重復使用火箭領域的一次大膽嘗試，其核心在於利用發射塔架上安裝的機械臂，在火箭一級分離後迅速捕捉並穩定住火箭，隨後透過一系列復雜而精確的操作，將火箭緩慢放回發射底座。相比目前獵鷹9號正在使用的支撐架墜地式回屋方式，星艦塔架回收這一技術的優點主要體現在以下7個方面：
1.節省回收時間，簡化回收過程
相比獵鷹9號火箭等傳統的海上回收方式，塔架懸臂回收大大縮短了火箭從分離到回收的時間，減少了如獵鷹九號一級助推器那樣的海上和陸地運輸和處理的成本。
2.提升回收安全系數，減少磕碰風險
獵鷹9號采用的是墜地式回收和陸上及海上船舶降落運輸的方式，從整個過程來看，這種回收方式需要面對惡劣天氣和海況，狂風大浪等復雜的天氣和海洋環境，回收和運輸過程其實都有很多風險。比如船舶浮動時，火箭降落有可能底盤發生與船舶的磕碰，如果船舶不夠平穩，甚至可以把火箭助推器顛簸到海裏，而發射塔架懸臂回收則避免了這些風險，確保了火箭和回收人員的安全。
3.最大限度保證發動機不受損害
火箭助推器最貴重的部份就是發動機，能占到制造成本的90%以上。獵鷹9號采用的墜地式回收，如果箭體下降速度過快，有可能會撞毀支撐架導致發動機受損。
而發射塔架懸臂承接回收方式，可以保證火箭在墜地之前被托住，那麽火箭下面最貴重的發動機部份就能保證不受損害。
4.減少回收時間，縮短發射周期
星艦助推器發射完載荷後直接返回發射架，減少了運輸過程，省去了裝卸等運輸程式和距離，那麽只需要經過簡單的維護就可以裝載燃料再次發射了，這使得在其理想的狀態下，一天之內就可以進行兩次甚至更多次發射。
5.減少發射抗冗余重量
獵鷹9號采用的回收支撐架系統重量有數噸，而星艦助推器比獵鷹9號大很多，空載返回時重量還在二三百噸，如果使用同樣的結構，那麽支撐架系統重量得在10噸以上，而采用塔架懸臂夾收方式，就可以省略掉這種系統，也就減掉了十多噸的冗余重量。減少抗冗余重量，就能增載入荷重量，發射效能也就提升了。
6.降低回收成本
相比在地面或海面著陸方式，這種塔架加幣回收方式，大大節省了各方面的投入，比如著陸場地、著陸接受船舶，運輸過程等各方面投入的人力物力財力都可以節省掉，而且相比支撐架接收還節省了這種系統的制造、安裝維護等費用。
7.增加可重復使用次數
在星艦一級助推器降落回收的過程中，我們可以發現，當助推器到達發射塔架上降落時，除了頂端的格柵舵和受力支柱之外，箭體所有部份幾乎都沒有碰觸塔架，這使得火箭的箭體在降落過程中沒有受到任何影響，更不會損壞其結構和發動機，進一步保證了箭體和發動機的可使用性，那麽相應的火箭一級部份也就可以更多次的使用。
而獵鷹9號采用的墜地式降落和海面船舶接收方式，以及將其運回發射場的過程，和各種裝卸程式等，都有可能會損傷到箭體和發動機，但是即便在這種情況下，獵鷹9號的某些一級助推器也做到了使用20次以上。所以只要星艦的結構夠強，理論上是可以使用更多次的。
總體來說，星艦「筷子夾火箭」是一種創新的火箭回收方式，至少有上面七大好處，其對提高航天發射的效率、降低成本以及推動航天技術的發展都有著積極的作用，開啟了火箭回收技術的新局面，也將為未來的星際探索等大規模航天活動奠定基礎。
而面對馬斯克SpaceX公司在火箭回收技術上的快速進步，中國航天工業也在積極應對，很多航天公司都在學習獵鷹9號的回收技術，已有多家公司進行了這方面的試驗，並取得了一定的成功。
而在前兩年馬斯克提出星艦回收的最後，作為中國未來超重型運載火箭的代表長征九號也計劃走回收可重復使用的道路，但是采用的是鋼纜塔架懸索承接的方式回收一節火箭。
然而綜合來看，與馬斯克的塔架懸臂夾收相比，這一方案在某些方面應該說並不具備優勢，甚至可能面臨更多挑戰，綜合來看有以下幾點。
第一，回收到復用的周期更長
采用高塔鋼纜懸索回收方式，如果要服用的話，回收成功後需要將火箭一級部份再送到塔架上，這一個過程需要一定時間，當然不如塔架回收方式能直接將火箭一級部份送到發射塔架上。
第二，運輸和裝卸過程增加了安全風險
采用鋼纜懸索回收方式，火箭一級成功回收後，還需要卸下來轉移到運輸工具上，然後運送到發射塔架上，而且很可能還會用到大型吊裝裝置，整個過程就增加了箭體和發動機磕碰的風險，安全系數有所降低。
第三，所用的裝置和材料強度要求高
鋼纜懸索回收首先需要建造4個很高的懸索支柱塔，其占地面積很大，而且這些支柱塔要非常高才行，比如星艦一級助推器的高度是71公尺，如果使用鋼纜懸殊回收方式，那麽支柱塔的高度至少得在100公尺以上，甚至要達到150公尺，因為鋼纜行鎖在接收到火箭一級的時候會下垂，需要有數十米的冗余度。
而且要用4條鋼纜去承接重達二三百噸的箭體，需要解決鋼纜的強度和耐久性問題，支柱塔不但要夠高，強度也要足夠強才行。同時鋼纜的位置控制還要有足夠的靈活性。
第四，操作復雜度高
在實施箭體的回收過程中，懸索系統的穩定性、靈活性，火箭降落過程中的動態響應等一系列技術難題，這些都比塔架懸臂回收更加復雜。
第五，營運成本高
相比獵鷹9號的回收方式，雖然鋼纜塔架懸索回收也省去了箭體的支撐架，運輸距離也能縮短，但相比塔架懸臂回收方式，其在高效、靈活和便捷方便還是差了不少，又增加了運輸過程，鋼纜懸索回收系統也需要單獨運作，還需要維護塔架和鋼纜等，其整體營運成本很可能偏高。
那麽若將星艦的塔臂夾收方式與這種懸索回收方式相比，星艦的回收方式反而就具有了五大優勢。因此，長征九號等超重型火箭之前計劃使用的鋼纜懸索回收方式或需要重新考慮，而在馬斯克星艦發射塔夾臂這種「筷子夾火箭」的回收方式一次成功之後，觀察其穩健輕松的回收過程，中國相關單位很可能重新考慮超重型火箭的回收方式，包括一些民營公司，也包括一些正在學習獵鷹9號的回收方式的復用型火箭計畫。畢竟，把火箭一級部份直接送回發射塔，好處實在太多了。
