在探索宇宙的征途中，每一次技术的突破都意味着人类离星辰大海的梦想更近一步。2023年10月13日上午，美国太空探索技术公司（SpaceX）再次成为全球瞩目的焦点，其新一代重型运载火箭「星舰」从位于美国得克萨斯州的基地发射升空，稳稳飞行2分33秒后一二级分离，一级顺利返回，并完成了「筷子夹火箭」的回收操作，首次实现了星舰一级助推器的回收，而且是塔架上回收。二级飞船部分继续飞行一段时间后在大洋洲以西海域实现了海面软着陆。整个试飞过程相当完美。
这次试射，不仅实现了飞行过程中的稳定与精准控制，更首次实现了星舰一级助推器的塔架悬臂回收，这一里程碑式的成就标志着航天器可重复使用技术迈入了一个全新的阶段。
本文将深入探讨「星舰」一级助推器塔架悬臂回收技术的优点，并与SpaceX的另一款明星产品——猎鹰九号进行对比，同时分析我国长征九号火箭回收技术的现状与挑战。
「星舰」作为SpaceX公司最具雄心的项目之一，旨在成为人类历史上最强大的运载火箭，能够将大量物资和人员送往地球轨道、月球乃至火星。它的第五次试射，堪称航天技术突破的高光时刻。其发射塔架悬臂回收，堪称技术创新的璀璨明珠。
发射塔架悬臂回收技术是SpaceX在可重复使用火箭领域的一次大胆尝试，其核心在于利用发射塔架上安装的机械臂，在火箭一级分离后迅速捕捉并稳定住火箭，随后通过一系列复杂而精确的操作，将火箭缓慢放回发射底座。相比目前猎鹰9号正在使用的支撑架坠地式回屋方式，星舰塔架回收这一技术的优点主要体现在以下7个方面：
1.节省回收时间，简化回收过程
相比猎鹰9号火箭等传统的海上回收方式，塔架悬臂回收大大缩短了火箭从分离到回收的时间，减少了如猎鹰九号一级助推器那样的海上和陆地运输和处理的成本。
2.提升回收安全系数，减少磕碰风险
猎鹰9号采用的是坠地式回收和陆上及海上船舶降落运输的方式，从整个过程来看，这种回收方式需要面对恶劣天气和海况，狂风大浪等复杂的天气和海洋环境，回收和运输过程其实都有很多风险。比如船舶浮动时，火箭降落有可能底盘发生与船舶的磕碰，如果船舶不够平稳，甚至可以把火箭助推器颠簸到海里，而发射塔架悬臂回收则避免了这些风险，确保了火箭和回收人员的安全。
3.最大限度保证发动机不受损害
火箭助推器最贵重的部分就是发动机，能占到制造成本的90%以上。猎鹰9号采用的坠地式回收，如果箭体下降速度过快，有可能会撞毁支撑架导致发动机受损。
而发射塔架悬臂承接回收方式，可以保证火箭在坠地之前被托住，那么火箭下面最贵重的发动机部分就能保证不受损害。
4.减少回收时间，缩短发射周期
星舰助推器发射完载荷后直接返回发射架，减少了运输过程，省去了装卸等运输程序和距离，那么只需要经过简单的维护就可以装载燃料再次发射了，这使得在其理想的状态下，一天之内就可以进行两次甚至更多次发射。
5.减少发射抗冗余重量
猎鹰9号采用的回收支撑架系统重量有数吨，而星舰助推器比猎鹰9号大很多，空载返回时重量还在二三百吨，如果使用同样的结构，那么支撑架系统重量得在10吨以上，而采用塔架悬臂夹收方式，就可以省略掉这种系统，也就减掉了十多吨的冗余重量。减少抗冗余重量，就能增加载荷重量，发射效能也就提升了。
6.降低回收成本
相比在地面或海面着陆方式，这种塔架加币回收方式，大大节省了各方面的投入，比如着陆场地、着陆接受船舶，运输过程等各方面投入的人力物力财力都可以节省掉，而且相比支撑架接收还节省了这种系统的制造、安装维护等费用。
7.增加可重复使用次数
在星舰一级助推器降落回收的过程中，我们可以发现，当助推器到达发射塔架上降落时，除了顶端的格栅舵和受力支柱之外，箭体所有部分几乎都没有碰触塔架，这使得火箭的箭体在降落过程中没有受到任何影响，更不会损坏其结构和发动机，进一步保证了箭体和发动机的可使用性，那么相应的火箭一级部分也就可以更多次的使用。
而猎鹰9号采用的坠地式降落和海面船舶接收方式，以及将其运回发射场的过程，和各种装卸程序等，都有可能会损伤到箭体和发动机，但是即便在这种情况下，猎鹰9号的某些一级助推器也做到了使用20次以上。所以只要星舰的结构够强，理论上是可以使用更多次的。
总体来说，星舰「筷子夹火箭」是一种创新的火箭回收方式，至少有上面七大好处，其对提高航天发射的效率、降低成本以及推动航天技术的发展都有着积极的作用，开启了火箭回收技术的新局面，也将为未来的星际探索等大规模航天活动奠定基础。
而面对马斯克SpaceX公司在火箭回收技术上的快速进步，我国航天工业也在积极应对，很多航天公司都在学习猎鹰9号的回收技术，已有多家公司进行了这方面的试验，并取得了一定的成功。
而在前两年马斯克提出星舰回收的最后，作为我国未来超重型运载火箭的代表长征九号也计划走回收可重复使用的道路，但是采用的是钢缆塔架悬索承接的方式回收一级火箭。
然而综合来看，与马斯克的塔架悬臂夹收相比，这一方案在某些方面应该说并不具备优势，甚至可能面临更多挑战，综合来看有以下几点。
第一，回收到复用的周期更长
采用高塔钢缆悬索回收方式，如果要服用的话，回收成功后需要将火箭一级部分再送到塔架上，这一个过程需要一定时间，当然不如塔架回收方式能直接将火箭一级部分送到发射塔架上。
第二，运输和装卸过程增加了安全风险
采用钢缆悬索回收方式，火箭一级成功回收后，还需要卸下来转移到运输工具上，然后运送到发射塔架上，而且很可能还会用到大型吊装设备，整个过程就增加了箭体和发动机磕碰的风险，安全系数有所降低。
第三，所用的设备和材料强度要求高
钢缆悬索回收首先需要建造4个很高的悬索支柱塔，其占地面积很大，而且这些支柱塔要非常高才行，比如星舰一级助推器的高度是71米，如果使用钢缆悬殊回收方式，那么支柱塔的高度至少得在100米以上，甚至要达到150米，因为钢缆行锁在接收到火箭一级的时候会下垂，需要有数十米的冗余度。
而且要用4条钢缆去承接重达二三百吨的箭体，需要解决钢缆的强度和耐久性问题，支柱塔不但要够高，强度也要足够强才行。同时钢缆的位置控制还要有足够的灵活性。
第四，操作复杂度高
在实施箭体的回收过程中，悬索系统的稳定性、灵活性，火箭降落过程中的动态响应等一系列技术难题，这些都比塔架悬臂回收更加复杂。
第五，运营成本高
相比猎鹰9号的回收方式，虽然钢缆塔架悬索回收也省去了箭体的支撑架，运输距离也能缩短，但相比塔架悬臂回收方式，其在高效、灵活和便捷方便还是差了不少，又增加了运输过程，钢缆悬索回收系统也需要单独运作，还需要维护塔架和钢缆等，其整体运营成本很可能偏高。
那么若将星舰的塔臂夹收方式与这种悬索回收方式相比，星舰的回收方式反而就具有了五大优势。因此，长征九号等超重型火箭之前计划使用的钢缆悬索回收方式或需要重新考虑，而在马斯克星舰发射塔夹臂这种「筷子夹火箭」的回收方式一次成功之后，观察其稳健轻松的回收过程，我国相关单位很可能重新考虑超重型火箭的回收方式，包括一些民营公司，也包括一些正在学习猎鹰9号的回收方式的复用型火箭项目。毕竟，把火箭一级部分直接送回发射塔，好处实在太多了。
