听说最近美国太空探索技术公司SpaceX又在频频搞大事了。

当地时间5月30日，搭载两名美国宇航员的SpaceX龙飞船发射成功，乘“猎鹰9号”火箭飞往国际空间站。这是美国自2011年亚特兰蒂斯号航空飞船退役后，首次有航天员从美国本土进入太空，也是史上首次商业载人航天发射。

当地时间6月3日，SpaceX又用猎鹰9号将第八批60颗“星链”卫星送入地球轨道，自2019年5月首批 “星链”卫星发射入轨以来，该公司的“星链计划”已进入稳步实施阶段。

 

火箭回收与回收机器人

SpaceX作为私人商业公司，为了追求商业利益最大化，无疑要降低火箭发射和载人航天的成本。而这其中，火箭回收和复用是商业航天成本下降的最主要原因。

一级火箭助推器是火箭发射过程中最值钱的部分，占总发射成本的60%。猎鹰9号运载火箭是历史上第一个可以多次重复使用一级助推器的运载火箭，并且在陆地、海上都可垂直着陆。

猎鹰9号一级助推器在海上驳船着陆（图源网络，侵删）

自2015年12月22日，猎鹰9号一级火箭首次成功陆地回收起，截至目前SpaceX已进行了53次火箭成功回收（其中34次海上回收），重复使用23枚、发射复用火箭36次。猎鹰9号曾创下一箭五飞五回收的记录，也就是说，同一枚火箭要经受住五次上天入地的严酷考验，这样的成绩在全世界的现役、退役火箭中都傲视群雄。

在猎鹰9号的回收过程中，还有一位“默默无闻”的重要角色，它就是海上回收驳船上部署的坦克型回收机器人——Octagrabber。它可以由工作人员遥控移动至火箭底部，用四个液压臂和坚固的钢架抓住火箭助推器的内置夹钳，使其在海上保持稳定，防止火箭在运送过程中因驳船颠簸而滑落海中。

猎鹰9号回收驳船与坦克型回收机器人“Octagrabber”（图源网络，侵删）

在以往的发射中，体型堪比建筑物的火箭在回收驳船上着陆后，需要由工作人员将固定装置就地焊接在甲板上，再与火箭进行连接以达到固定火箭的目的。在此过程中，工作人员难免要冒着火箭侧翻、滑动或剩余燃料泄漏的风险进行作业。

自2017年年中Octagrabber投入使用以来，它几乎参与了每一次东海岸驳船的火箭回收工作，在猎鹰9号的回收过程中发挥了不可忽视的作用。虽然它增加的价值尚不清楚，目前也没有实现完全的自动化，但它缩短了火箭从着陆到固定的时间，减少了驳船维护和火箭到港卸船的工作量，并且更大程度地保证了工作的安全性，是顺应海上回收流程发展的重要产物。

无独有偶，我国航天公司在火箭回收技术上也在不断突破和发展。5月27日，我国民营商业航天公司星际荣耀空间科技有限公司 “焦点一号”可重复使用液氧甲烷发动机成功完成二次启动长程500秒试车。此次试车成功，标志着“焦点一号”成为中国首台具备二次启动能力的液氧甲烷发动机——这也是运载火箭垂直回收的一项核心技术。

“焦点一号”二次启动技术的突破也为星际荣耀研制的可重复使用运载火箭“双曲线”系列的成功入轨发射奠定了坚实基础。据介绍，“焦点一号”是星际荣耀自主研发的15吨级可重复使用液氧甲烷发动机，发动机设计可重复使用次数达30次，可以为火箭节省70%以上的制造成本，大大降低了太空探索的成本。

 

整流罩回收与复用

“星链”计划作为SpaceX的核心项目之一，拟于2019年至2024年间发射约12,000颗卫星到近地轨道，构建一个巨型3层卫星网络。如此庞大的卫星部署数量，使得整流罩的回收也成为了一个不得不说的故事。

SpaceX在2018年2月22日发射两枚“星链”测试卫星时首次使用了可回收的卫星整流罩。配置了降落伞和反应控制系统的整流罩分离后，在受控状态下启动推进器，并采用降落伞模式受控减速。SpaceX设想的最佳回收方式是用捕手网船释放巨大的网状伞翼，实现网捕回收。次级回收方式则是整流罩受控定向落入海中，进行打捞回收。

整流罩回收捕手网船（图源网络，侵删）

首次实现整流罩重复使用则是在2019年11月11日发射首批1.0版“星链”任务时创造的复用里程碑，采用的是2019年4月12日第二枚重型猎鹰发射时使用过的整流罩。虽然SpaceX并不是每一次都能精准无误地用网船把整流罩接住，但毕竟价值近600万美元的整流罩，每捞回一片都是一笔可观的数目。从缩减成本、节约资源、减少危险和垃圾的角度来说，回收和复用无疑是一个良心举措。

受控溅落海中的卫星整流罩（图源网络，侵删）

在整流罩技术创新方面，我国自然也在不断探究、进步。6月11日，由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制的长征二号丙火箭在太原卫星发射中心点火起飞，成功将“海洋一号D”卫星送入预定轨道。

据火箭院长征二号丙运载火箭主任设计师高家一介绍，此次任务主要是针对整流罩在下落过程中变形大的问题进行了改进。整流罩是个直径大、内部空心的薄壁结构，在下落过程中极易发生变形，造成整流罩的损坏。为此，型号队伍通过在其内部结构增加一根X形梁和一根横梁，提高整流罩的抗变形能力，使其在下落过程中不容易变形和受到损坏。

此外，整流罩上还首次安装了光纤应变传感器，用来测量整流罩下落过程中受到的应变、应力等参数，为分析整流罩下落过程的受力情况以及后续改进措施提供了参考依据。相信这样的技术改进，能为提升长二丙火箭的任务适应能力带来更大的空间。

 

工业级元器件的运用

除了火箭和整流罩的回收及复用，工业级元器件在航天领域的运用也早已不是什么新鲜事，并且这也为企业带来了降本增效的显著效果。据相关报道称，猎鹰9号发动机及龙飞船上配备的计算机并没有使用价格极其昂贵的宇航级抗辐射处理器，而是采用了加固的民用计算机芯片。

其实在工业自动化领域的制造商中，有许多企业正在为航空航天制造厂商提供元器件和解决方案，其中不乏PLC、电气连接、工业机器人、运动控制等产品。单单就以火箭从运载中心移动到发射台的过程中，所运用到的自动化产品就不计其数。为了完成火箭制造与发射的各个环节中更复杂、更精密的作业任务，各种智能装备所发挥的作用不容忽视。

随着更多人工智能和自动化技术的加入，随着商业航天的发展和深入，未来的航天领域或许就是会呈现出更高效的重复利用、更简单的操控方式、更接地气的技术与产品。

 

工业自动化展（IAS）作为工业自动化领域的重要展示平台，汇聚国内外知名企业，集中展示：生产及过程自动化、机器人技术、电气系统、工业自动化信息技术及软件等产品。体现先进制造技术，并紧跟产业发展趋势，力争成为产业模式和企业形态变革的风向标。今年9月15-19日国家会展中心，第22届中国国际工业博览会将会如期举办，多展联动，重磅打造一站式采购服务平台。

 

 

参考文献：

人民网：SpaceX一飞冲天 马斯克离火星又近了

中国新闻网：星际荣耀突破火箭回收关键技术 发动机完成二次启动试车

知乎：SpaceX迎来第50次飞，整流罩首次受控安全回收！尽管不是网捕的

人民网：长征二号丙火箭成功发射海洋1D卫星

工控网：中国首枚民营自研火箭首飞——高端制造业的腾飞

 

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