近日，美国SpaceX公司的一枚23手猎鹰9火箭在完成星链8-6任务后，一级火箭回收时发生侧倾爆炸，火箭整体落入大西洋后解体。这也宣告了SpaceX公司连续267次成功回收火箭一级的纪录中止。

该公司在第一时间暂停了所有发射计划，并开始调查此次回收失败的原因。这件事让人们不禁思考，火箭回收的极限到底在哪里？

谁是背后“真凶”

虽然此次事故的最终原因还需要专业人士经过调查与试验后确定，但仅就公布的现场视频进行分析，事故的元凶大概率是发动机或三角形缓冲支撑腿。

视频中，“猎鹰9”的火箭芯在回收过程中，姿态一直保持得很正常，也顺利到达作为回收平台的驳船上方。但就在火箭马上垂直接触到平台的那一刻，肉眼可见突然爆发异常火光和大量烟雾，这很可能是发动机推进器工作异常的表现。联想到猎鹰9火箭在2021年回收失败，正是9台梅林发动机中的一台熄火所致，似乎这一推测有一定道理。

此次回收失败的猎鹰9火箭残骸被运回港口。

另一种关于事故原因的推测，就是猎鹰9火箭下方用于着陆的三角形缓冲支撑腿功能失效。有网友在视频中观察到，火箭在接触平台的瞬间，其支撑腿在巨大的冲击力作用下，已经严重变形，似乎没有起到缓冲作用，造成火箭的垂向摆动角并未得到有效控制。所以，十几米高、20多吨重的大家伙，最后如摇晃不定的醉汉般失足落水，也就不足为奇了。

当然，这些仅是航天迷们通过公布的相关视频，自己做出的合理推测，距离事故的真相似乎还有很大的距离。但是“柯南”们关注到的另一个重点，却格外引人深思，那就是火箭的回收极限问题。

许多人已经注意到，本次发生事故的这枚猎鹰9火箭，之前已完成了多达22次发射与回收任务，这大大超出了人们对可回收运载火箭可重复使用次数的想象。那么问题来了，在这种“残酷压榨”的使用下，这枚猎鹰9火箭是不是已经超出了回收极限？疲惫老化的火箭自身是否才是事故背后的真正推手？

超期服役危害多多

首先，火箭超期服役会使电路板、橡胶部件、感光器材等“软组织”出现不同程度的老化。如美国挑战者号航天飞机失事，就是密封圈老化直接导致火箭发动机失效，造成了美国最惨重的航天灾难之一。

如果说在部件老化方面，一次性火箭面临的问题还不突出，那么如今可回收并多次使用的“猎鹰9”就不可掉以轻心了。

除了“软组织”老化问题，过度的使用压力甚至还会造成火箭金属部件以及火箭壳体发生金属疲劳导致的松动剥离和破损，从而使相关部件失去功能性。更有甚者，还会危害火箭系统的安全性。

大家都知道，猎鹰9火箭在发射和回收的过程中，要频繁承受重力与推力的反复拉扯，很容易造成金属材料的“内伤”。为了降低发射成本，猎鹰9火箭又大量采用经济实惠但坚韧不足的民用不锈钢材料，更加加剧了这一隐患。

具体说来，松动的金属零部件在火箭工作时容易产生共振，特别是在火箭回收阶段，在着陆时会产生不可忽视的干扰力矩，威胁火箭姿态的控制与保持。而一些关键的金属部件，也会因为金属疲劳而丧失应有的功能。比如前文提到的三角形缓冲支撑腿，就有人怀疑此次回收失败是失效的“老胳膊老腿”要了猎鹰9火箭的“命”。如果真是如此，也算是“意料之外，情理之中”了。

也有人说，火箭外壳坑坑洼洼只是有碍美观，不会影响火箭性能，这真是大错特错。举个例子，2021年猎鹰9火箭的回收失败，就是因为发动机外壳上因金属疲劳而产生极为细小的孔洞，使发动机产生的废气进入了发动机的燃烧室，造成一台发动机损坏而停止工作。虽然剩余的8台发动机仍将所载卫星送入了预定轨道，但在火箭回收这一需要考验力量微妙平衡的阶段，少了一块拼图的“猎鹰9”还是失足坠毁。

对于可重复使用运载火箭来说，随着使用次数的不断增加，其主要部件的性能将逐渐退化，耐用性成为其面临的主要挑战之一。因此，科研人员需要不断优化火箭的设计和材料，并发展有效的维护和检测技术，定期对火箭进行“保养”，确保可重复使用运载火箭能够安全、有效地进行多次使用。

不断拓展的回收极限

既然超期服役对火箭安全性的威胁这么大，那么火箭的科学使用期限是多久呢？或者就事论事地说，猎鹰9火箭的回收极限边界在哪里呢？

让人遗憾和沮丧的是，至今还没有一个准确的答案。即使曾有专业人士断言过，但也被随后的事实颠覆，逼得他们自食其言。而对于猎鹰9火箭的重复使用次数问题，SpaceX公司的管理者最初给出的答案是5次，而后马斯克又说不会超过10次，直到今天这枚“失足”火箭经历了第23次飞行。

不过有人说，事实胜于雄辩，既然第23次出了事故，那么猎鹰9火箭的回收极限就应该是22次。这种说法恐怕也有问题，因为商业火箭的使用寿命问题非常复杂，往往涉及3个因素，还要在它们的关系中找到一个理想的平衡点。

商业火箭的使用寿命，涵盖了技术寿命、设计寿命和商业寿命。技术寿命比较简单，就是随着对火箭性能要求的逐步提高，火箭在技术层面如果无法满足要求，那么火箭的寿命就此终结，也叫淘汰。就像一部老赛车，它即使能安全行驶，但如果速度无法企及对手，赛车的寿命也将终止。

设计寿命是指可回收火箭从开始投入使用到主要设备发生故障，导致火箭不能正常使用的时间。通常火箭的设计寿命存在一定的冗余度，并且各设备的故障概率不同，都本着以“短板”为准。

商业寿命则是可重复使用运载火箭最经济的使用期限，火箭的商业寿命往往高于设计寿命。极端一点的解释就是，哪怕火箭的使用时长超过了设计寿命，故障率和事故率开始上升，但只要系列发射回收活动的综合经济收益为正，那么再旧的火箭也还在商业寿命期。

猎鹰9火箭主要承担的是星链计划任务，属于商业航天活动，马斯克和SpaceX公司肯定要“榨干”猎鹰9火箭的最后一滴商业价值，所以才在不停试探猎鹰9火箭的回收极限，这也是从5到23的原动力——寻找这型商业火箭在技术寿命、设计寿命和商业寿命间最有价值的平衡点。

几乎可以肯定，在寻找的过程中，随着航天技术的发展与迭代，猎鹰9火箭的回收极限还将拓展，23次也不是终点。就像人们虽然不知道人类投掷标枪与铅球的极限距离是多远，但却能够看到奥运会上它们的纪录被后来者一次次打破。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》

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