第三枚重鷹挑戰最遠火箭回收，為啥會失敗？
6月25日，太空快遞一哥SpaceX成功挑戰最難發射使命，一箭24星部署三個軌道，捎帶輸出一連串精彩高難度動作：首次成功網捕整流罩、第三次上演雙箭著陸、首次超高速發射特製整流罩……
打勾SpaceX最難發射：首次網捕回收整流罩，成功！挑戰最遠海上回收火箭，失敗！
唯一遺憾：挑戰最遠海上回收未獲成功，核心助推器與海上平台失之交臂。
- 問題來了：背後到底是啥原因？火箭回收不是SpaceX手拿把掐的成熟技術嗎？為啥不能複製成功？再次上演重鷹第二飛的成功回收？
簡單來說，發動機被燒壞了，無法精準著陸。
最新迭代產物：B1057
先來看看這枚核心助推器——
這次使用的核心助推器（中心位置的一級火箭，芯級編號B1057），跟首枚、第二枚重鷹都一樣，同樣採用全新的、從未使用過的一級火箭。
甚至還是最新迭代版的，為此增加一套控制姿態的液壓泵，徹底避免去年底火箭著陸失控的尷尬。
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SpaceX迭代論告訴我們：每一款火箭都不會完全相同，但都是每個時期的最新迭代產物。
最遠端回收：1240公里
跟前兩次重鷹飛行不同、甚至跟以往所有既定回收火箭都不同，這次發射是要挑戰最遠海上回收，距離發射原點遠至1240公里。
以往一般回收火箭不是飛回陸上著陸區，就是200～400公里遠的海上平台，最遠一次回收，就是今年4月12日重鷹第二飛創下的970公里。但這次卻挑戰更遠，足足多出270公里！
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為啥要這般自虐？
當然不是為了挑戰而挑戰，故意逞強這麼安排的。而是根據發射任務，制定的平衡方案。
我們知道，作為全球現役最強大火箭，重鷹這次搭載的有效載荷僅有3.7噸，而且部署軌道也不高，僅在低軌道LEO、中軌道MEO，因此有理由說這是一次輕量級的太空快遞。但事實上並非這麼簡單。
這次發射有一個特殊使命，使用一款特製版的整流罩。
我們知道，通常整流罩不屬於發射部署的航天器，但這次任務卻應軍方要求，採用一個特製版的整流罩，這是為美國空軍收集聲學數據。於是，發射任務有個新挑戰：讓重鷹火箭頭盔——整流罩，在超高速狀態收集測試數據，至少達到6G以上的重力加速度、超過140分貝的強烈噪音，作為理想測試狀態。
這就要求重鷹必須達到以前所未有的飛行速度，SpaceX團隊採用的最佳策略：火箭起飛後最初2分半鐘，以兩枚側翼助推器全力推進為主，核心助推器為輔，只提供部分推力；側翼助推器分離後，再全力推進核心助推器，直到3分27秒關閉發動機；核心助推器與二級火箭分離後，緊接著點燃真空發動機，持續燃燒25秒後，整流罩展開……
要麼回收，要麼放棄回收
看得出來，這段接力賽式的不斷推高，目的就是為了達到整流罩理想測試狀態，但代價也很明顯，很有風險——就是把核心助推器性能推到極限，幾乎不留冗餘的推進劑。
擺在眼前兩個選擇，要麼回收，要麼放棄回收。
據計算，核心助推器的剩餘推進劑可以支持返航著陸，但前提是海上平台必須足夠靠近返航路線。換句話說，需要讓無人海上平台跑得更遠些，好讓核心助推器飛得更少些。
於是，測算出的海上著陸點，即海上平台停泊大西洋位置，距離發射原點1240公里。
以馬斯克或者SpaceX公司基因而論，只有挑戰極限，才會有未來。
在預先條件允許下，如果放棄回收、放棄挑戰，是個愚蠢的決定。
要知道，這可是難得的發動機極限測試機會，燒蝕試驗、極限控制試驗等，完完全全地實戰測試。
所以，挑戰前所未見的最遠距離回收，必然成為既定目標，回收是否成功已不重要了。
發射前，馬斯克心裡就沒底
但也不是盲目樂觀。早在重鷹發射前，馬斯克就曾放話：完好無損地回收核心助推器，幾率只有50%。
儘管這種說法從資訊理論的角度看，沒能提供減少信息熵的信息量，等於沒說一樣。但從側面反映出，這次回收難度極大，馬斯克心裡沒底。
我們知道，迄今為止SpaceX總計嘗試回收火箭51次，成功43次（包含一箭兩次、三次回收），成功回收率高達84.31%，比很多火箭發射成功率還要高。
但，這一次回收難度的確極大，可以說大到SpaceX所有嘗試回收火箭任務中最有挑戰性的一次。事實恰好說明了這點。
到底發生了什麼？
通常一級火箭返航飛行、著陸狀態：需要經歷三次點火，剎車減速，相當於從最初5倍以上民航客機速度，降到一般巡航速度，再降到高鐵速度，直至降到成人快走的速度，最終落在比標準足球場小一號的無人海上平台上。
這期間，全部是由火箭自帶的全自動控制系統，包括飛行計算機系統、精確制導系統、軍用級導航定位系統、飛行姿態控制、推進器系統等，對飛行環境、返航條件、飛行狀態，做出實時反應和調整的一系列複雜操作。
背後支持的理論依據：控制論、系統論、資訊理論。
根據遙測數據，現在就讓我們重返現場，還原核心助推器的當時狀態。
發射升空3分27秒時，核心助推器關閉主發動機，此時此刻，這個高達40米、直徑3.66米、質量30多噸的大傢伙，以9馬赫的超高速（3.1公里/秒）飛行在超過120公里的太空中。（以往回收火箭這時候大都飛行速度為6至7馬赫、飛行高度60～80公里）
4秒鐘後，核心助推器與二級火箭分離，開始進入返航階段。
先是翻轉操作——利用液氮噴氣推進器進行飛行方向翻轉，發動機一端朝向地球，墜落飛行。
重新進入大氣層階段，根據目前已掌握到遙測數據顯示，這時重鷹核心助推器飛行速度已經高達10到12馬赫，即3.5～4公里/秒。（以往回收火箭這時候飛行速度為4馬赫，相當於普通客機巡航速度5倍多）
這時候，核心助推器啟動3個發動機，反推力剎車減速。關鍵時刻的關鍵問題出現了——超過以往回收火箭3倍的超高音速進行再入，不難想像：火箭需要承受多高溫、多劇烈的再入考驗！
正是這時候，核心助推器發動機（梅林1D）被燒壞了。
中心發動機被燒壞了
重鷹發射12小時後，馬斯克在推特上披露：因超高再入力和超高溫損壞了發動機艙室和中心發動機，導致推力矢量控制系統TVC失靈。
- 至於為什麼會造成超高速再入？
馬斯克和SpaceX官方都沒有進一步說明。一種較合理的推斷：火箭飛控系統（推力矢量控制）是依據以往三段點火，來自行分配、控制推進劑使用量的。為了保證最後一次點火，能夠平穩著陸，系統已經自動預留了這部分推進劑使用量，但在前兩次點火、剎車階段，很顯然遇到的實際狀況更為複雜多變，飛行速度、高度等返航狀況都是前所未見的。說白了，這就需要燃燒更多推進劑減速應對，但問題恰恰是剩餘量有限，無法滿足前兩次剎車需求，由此導致了超高速、超高溫再入。
距海上平台幾百米墜海
一旦中心發動機燒壞，接下來的著陸回收結果，便可想而知了。
當火箭發射升空11分21秒後，就在既定海上平台垂直著陸之際，的確核心助推器準時出現在直播畫面當中，自帶火焰，從天而降，但沒有垂直著陸在比足球場稍小一些的海上平台上，而是直落海中。
從直播畫面看上去，貌似擦肩而過，事實上相差OCISLY海上平台幾百米。這對於一枚已損壞的回收火箭來說，只有幾百米的航向偏差，可以說是相當難得了。
不過，馬斯克在推文中指出，幾百米偏差——有可能是火箭自動控制系統故意造成的航向偏差。
言外之意似乎是說，當火箭接近海上平台上空，第三次點火剎車之時，自動控制系統經過實時信息反饋，做出判斷：已經無法準確達標著陸。為了避免撞向海上平台，自主偏離航向，最終墜入大海。
看起來蠻智能、蠻人性化的。事實上，給火箭安裝聰明大腦的SpaceX天才們的確做得到。
不管怎樣，這次發射重鷹製造了一連串精彩創舉，為航天發射最前沿擴展了新邊界，為我們留下難以忘懷的激情澎湃。
期待下一次目睹最強大火箭震天撼地，至少要等15個月，計劃2020年9月第四飛，為美國空軍部署軍用機密衛星AFSPC-52。
暫時作別了，重鷹……
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