2024年10月13日，美国SpaceX公司进行了其新一代重型运载火箭“星舰”（S30+B12）的第五次试飞。在此次飞行中，利用发射塔架的“筷子”机械臂首次成功回收了超重助推器。
飞行概况：第五次飞行测试的任务轮廓与之前的飞行大不相同。虽然星舰30号（Ship 30）和29号（Ship 29）一样坠入印度洋，但B12号的引擎在返回发射地点进行捕获时比预定时间提前了十三秒关闭。飞行时间线：
| 时间 | 事件 | 2024年10月13日 |
|---|---|---|
| −01:15:00 | 飞行总监进行点火前最后确认，并确认开始加载推进剂 | 成功 |
| −00:49:50 | 开始加载星舰的燃料（液态甲烷） | 成功 |
| −00:48:40 | 开始加载星舰的氧化剂（液态氧） | 成功 |
| −00:40:40 | 开始加载超重型火箭的燃料（液态甲烷） | 成功 |
| −00:34:03 | 开始加载超重型火箭的氧化剂（液态氧） | 成功 |
| −00:19:40 | 超重型火箭和星舰发动机冷却 | 成功 |
| −00:03:20 | 星舰推进剂加载完成 | 成功 |
| −00:02:50 | 超重型火箭推进剂加载完成 | 成功 |
| −00:00:30 | SpaceX飞行总监确认发射准备就绪 | 成功 |
| −00:00:10 | 火焰偏转器激活 | 成功 |
| −00:00:03 | 超重型火箭发动机点火 | 成功 |
| +00:00:04 | 升空 | 成功 |
| +00:01:02 | 升空过程中最大气压点（火箭承受最大机械应力的时刻） | 成功 |
| +00:02:33 | 超重型火箭主发动机熄火（MECO） | 成功 |
| +00:02:41 | 星舰发动机点火及级间分离（热分离） | 成功 |
| +00:02:48 | 超重型火箭助推器返回点火开始 | 成功 |
| +00:03:41 | 超重型火箭助推器返回点火结束 | 成功 |
| +00:03:43 | 热分离舱抛弃 | 成功 |
| +00:06:08 | 超重型火箭超音速飞行 | 成功 |
| +00:06:33 | 超重型火箭着陆燃烧开始 | 成功 |
| +00:06:56 | 超重型火箭着陆燃烧结束及捕获 | 成功 |
| +00:08:27 | 星舰发动机关闭（SECO） | 成功 |
| +00:48:03 | 星舰进入大气 | 成功 |
| +01:00:50 | 星舰下降过程中预计最大气压点 | 成功 |
| +01:02:34 | 星舰跨音速飞行 | 成功 |
| +01:03:43 | 星舰亚音速飞行 | 成功 |
| +01:05:15 | 星舰着陆翻转 | 成功 |
| +01:05:20 | 星舰着陆燃烧 | 成功 |
| +01:05:34 | 星舰溅落 | 成功 |
粉色等离子体层
星舰上面级受控溅落在印度洋
星舰第五发发射轨迹
相较于猎鹰9号火箭助推器使用海上无人船进行回收的方式，“筷子”机械臂的回收方法显示出更为便捷和迅速的优势。
第五次试飞的改进
在第五次试飞之前，SpaceX对B12助推器进行了显著升级，包括安装了一个新的飞行终止系统，此系统设计用于在发生异常时迅速终止火箭。此外，增设了四个星链天线和新的“remove before flight”安全装置。
针对第四次试飞中星舰上面级襟翼和隔热瓦的损坏，SpaceX进行了设计上的改进。新的设计使机翼更薄，位置显著上移至更接近头锥，并向背风面右移，转轴结构也被大幅度缩小。新的翼面设计使转轴几乎完全隐藏在背风面，只在调整姿态时展开以产生必要的气动阻力。此外，襟翼和襟翼整流罩周围增加了更多的间隙填充材料以防止之前的故障重演，并新增了四个新的摄像头以直接观察襟翼的运动，还在襟翼铰链中加装了一个摄像头以监控S29试飞中襟翼的故障点。
为了更好地应对再入和飞行过程中的极端环境，SpaceX对S30上面级几乎所有隔热瓦进行了更新，采用了一种新型、更坚固的隔热瓦。新的隔热系统从内到外依次是毛毡、网状物、烧蚀材料以及隔热瓦，其中毛毡作为隔热材料填补瓦片间隙，网状物有助于固定毛毡以便于安装隔热瓦。据悉，新增的烧蚀材料为“prion”纤维，一种类似于碳复合材料的高性能隔热材料，能在隔热瓦失效时提供辅助保护。
为了优化助推器的捕获流程，SpaceX在“筷子”支撑部位增加了锥形纵梁，新加的缓冲装置得以在捕获操作中沿助推器滑动。此外，位于起重销正下方的锥形纵梁也被涂成了黑色，使SpaceX能够更清楚地观察到助推器与“筷子”在捕获过程中的相互作用。
发射台的设计亦进行了改进，主要针对超重助推器的捕获和回收。除了与捕获相关的调整外，唯一的主要变化是拆除了甲烷再冷凝器的通风口，这一措施旨在进一步简化轨道储罐区的结构。
此外，工作人员花费数月时间对“筷子”的主要焊缝进行加固，增强了其结构和托架组件的稳固性，以备捕获操作之用。
机组人员对着陆导轨进行了升级，替换了原有的橡胶缓冲装置，改用了新的可压缩钢制保险杠，以应对在飞行过程中可能出现的损坏问题。此外，为了保护主要的“筷子”执行器及其阀门管路，团队增加了额外的屏蔽措施，并对大多数电线、气动和液压管线周围也进行了相同的屏蔽处理。
为了确保着陆导轨能够承受着陆时的负载，还增加了更多的活塞，这些活塞在助推器着陆时提供必要的缓冲，增强了整体的安全性和稳定性。这些改进显著提高了着陆设施的可靠性和效率。
SpaceX 对其发射塔架进行了关键升级，特别是在塔架顶部附近增加了更大的角撑板，以增强其承受捕获过程中产生的弯曲载荷的能力。这些角撑板起到连接塔架的水平与对角桁架梁的作用，从而增强了整个结构的稳定性和耐用性。
SpaceX 不仅计划继续进行海上回收操作，而且还希望能够实现星舰上面级的重复使用，这将显著提高其成本效率和发射频率。为了扩大运营和增加发射能力，该公司在得克萨斯州建造了第二座星舰发射台，并计划在佛罗里达州的卡纳维拉尔角建造两个新的发射台，这将使星舰每年的发射次数得到显著提升。
信息来源：space.com
