备受瞩目的星舰第五飞终于拨云见日，发射许可证即将颁发，首发时间瞄准10月13日，首要目标尝试捕获超重型。
当发射窗口不再成为悬念，那么下一个焦点便聚集在捕获成功率上。马斯克曾预测首次捕获成功率仅为50%（就跟他此前预测重鹰首发成功率、星舰首飞爆炸率一样都是50%）；专业人士大都评估不到50%；X平台上的星舰粉丝团预测成功率则高达75%……一位SpaceX重量级人物最新释放惊人数据，间接传递更高更喜人的成功率。
▲6月6日超重型B11海上软着陆影像
●B11回收精度：0.5厘米
曾任NASA副局长、现任SpaceX副总裁的比尔·格尔斯腾迈尔（Bill Gerstenmaier），在美东时间10月9日举行的美国国家科学院空间生物与物理科学委员会专题会议上，他对首次尝试捕获超重型充满乐观态度，他透露：「在上次试飞中（星舰第四飞），超重型以0.5厘米的精度在海面软着陆，所以我们认为有更高更合理的机会，能够让超重型返回发射塔。」
我们知道，今年6月6日在星舰第四飞时，SpaceX测试团队采用虚拟塔预定GPS坐标方式，模拟B11穿过捕获机械臂过程，以验证回收时的精准度。SpaceX官网发布IFT-4报告中没有提及这项测试效果如何。这次格尔斯腾迈尔具体给出0.5厘米的回收精准度，是首次透露这一惊人数据。这充分展示了SpaceX在精确控制火箭飞行和着陆方面的高超能力。这也为即将到来的星舰第五飞首次尝试超重型火箭直接返回发射塔而不是海上软着陆彰显了信心。
●捕获机制
为了全面实现星舰快速完全复用，SpaceX放弃现役猎鹰火箭只能部分回收复用的模式，转而设计全新的着陆回收系统，利用原位发射与回收技术，采用发射塔架机械捕获的新模式。在超重型火箭和星舰飞船返回着陆时，通过机械臂采用筷子夹住的方式，将超重型火箭或星舰飞船接住，放回发射架，准备再次飞行。
这种魔法般的捕获回收方式，涉及多个关键步骤和技术细节，具体捕获机制如下▼
▲筷子夹火箭演示视频，来自Ryan Hansen Space
捕获机械臂（昵称筷子）：这套捕获系统由两个长达36米、高18米的机械臂组成，能够在发射塔轨道上上下移动，通过液压油缸控制开合动作。这种设计让机械臂能够灵活地接近、抓取降落的超重型火箭。够根据助推器降落时的位置变化进行灵活调整。
捕获过程：①降落准备：超重型在降落过程中先是点燃9台猛禽发动机，其中6台在距离地面约800米时熄火关闭，剩余3台保持火箭垂直缓降状态。②悬停与接触：当超重型下降到大约65米高度时，再关闭2台发动机，保持缓慢下降状态。当机械臂水平处在超重型2/3箭体位置时，火箭短暂悬停，机械臂随即靠拢并抓取超重型。③抓取与稳定：机械臂通过两侧辅助插槽与超重型栅格翼下方的两个挂载点对齐、接触、抓取和稳定箭体。抓取后，机械臂会将超重型旋转并放置到发射架上，以确保安全和稳定。
●成功关键
这一捕获方式被形容为「用筷子夹火箭」，难度极高，看似魔法，对超重型火箭的飞控精度要求极高，对悬停能力要求很高；对机械臂智能化抓取能力要求很高；对整套发射与回收系统的软硬件要求很高。最关键技术环节在于：机械臂的抓取速度如何与火箭降落速度相匹配。抓取速度与火箭降速匹配是个复杂过程，涉及多个技术因素和控制策略。以下是实现这一匹配的关键步骤——
①监测与预测，比如实时监测、数据预测。实时监测：使用传感器（如激光雷达和成像仪）实时监测火箭的降落高度和速度。这些传感器能够提供关于火箭位置和姿态的精确数据。数据预测：通过算法预测火箭在降落过程中的飞行轨迹、降落位置、箭体姿态。这些预测可以基于以往数据和物理实测，帮助机械臂系统提前做好准备。
②控制策略，比如动态调整、同步运动。动态调整：机械臂需要具备动态调整能力，以便根据超重型火箭的实际降落速度和位置进行快速反应。控制系统可以采用PID控制器（比例-积分-微分控制器，用于维持系统变量的稳定）或更复杂的自适应控制算法，以确保机械臂能够实时调整其抓取动作。同步运动：在超重型火箭降落过程中，机械臂的运动必须与火箭的下降速度同步。机械臂在接近抓取时会加速，以确保在火箭悬停时及时抓住。
③抓取机制，比如缓冲系统、多点接触设计。缓冲系统：机械臂配备液压缓冲装置，能够在抓取过程中吸收冲击力，确保抓取稳定性。这种设计可以帮助机械臂在快速接触时减少对火箭造成的损伤。多点接触设计：机械臂通过多个接触点（如栅格翼下方的挂载点）来增强抓取稳定性，从而降低因速度不匹配导致的失败风险。
④尝试与优化。在实际星舰试飞中，通过不断的数据收集和分析，优化机械臂的控制算法和抓取策略，以提高成功率。SpaceX团队已经为此投入了大量时间和资源，以最大程度地提高捕获成功率。
▲机械臂捕获超重型火箭演示视频，来自Ryan Hansen Space
●与其他回收对比
机械臂捕获回收与其他回收火箭方式（着陆腿回收、捕捉网回收）对比图如下▼
○机械臂捕获回收
主要特点：具备高精度、动态适应性。高精度：机械臂通过实时监测火箭的降落速度和位置，能够快速调整抓取动作，以实现精准捕获。动态适应性：机械臂设计允许在火箭降落过程中进行动态调整，确保与火箭的降落速度匹配。
抓取速度：机械臂的抓取速度通常较快，能够在火箭悬停阶段迅速靠近并抓取。这种速度依赖于先进的控制算法和传感器技术，使其能够实时响应变化。
适用类型：适用于超重型复用火箭，LEO运力至少在50吨以上，如星舰运载能力超过100吨，主要执行月球基地建设、火星探测、深空运输等极其复杂和规模庞大的任务，只有做到低价高效、快速完全复用才能可持续运营这类太空运输系统。
○着陆腿回收
主要特点：简单直接、技术要求相对较低。简单直接：火箭通过着陆腿在地面直接着陆，回收过程相对简单，不需要复杂的机械操作。技术要求较低：不需要实时监测和调整，适合于较为稳定的环境。
抓取速度：着陆腿的回收速度较慢，因为火箭需要完全着陆后才能进行后续操作，如转运返厂、翻新维护、燃料补给。
适用类型：适用于中型复用火箭，LEO运力2～20吨。最典型的就是猎鹰9号火箭。SpaceX每次发射复用型火箭的边际成本约为1500万美元。
○捕捉网回收
主要特点：快速捕捉、灵活性高。快速捕捉：使用捕捉网可以快速捕获降落的火箭或助推器，特别适用于小型火箭。灵活性高：可以在空中捕获，但对风速和气候条件要求较高。
抓取速度：捕捉网的反应速度依赖于气象条件和操作人员的反应时间，通常不如机械臂灵活。
适用类型：适用于小型复用火箭，LEO运力2吨以下。
总的来说，机械臂捕获回收在精度和动态适应性方面具有明显优势，尽管技术复杂度更高，但能够实现更高效更低成本的回收过程。相比之下，着陆腿和捕捉网虽然在某些情况下也能实现有效回收，但在灵活性和适应性上不如机械臂。