談起火箭回收，人們首先想到的就是 SpaceX 研制的獵鷹九號火箭。作為火箭回收界的“扛把子”，它于 2016 年 4 月 9 日嘗試了難度極高的海上垂直回收任務(wù)，一級火箭穩穩降落在名為“我依然愛(ài)你”的海上平臺，完成歷史性突破。

　　對于獵鷹九號火箭海上回收成功，SpaceX 創(chuàng )始人、首席執行官埃隆·馬斯克表示：“這是通往星空的又一步。”美國商業(yè)太空飛行協(xié)會(huì )發(fā)表聲明說(shuō)，快速可重復使用的火箭是更經(jīng)濟可行的未來(lái)太空飛行的關(guān)鍵，獵鷹九號火箭回收成功是在這個(gè)領(lǐng)域“邁出的一大步”。

　　獵鷹九號火箭的成功回收也深刻影響著(zhù)我國航天企業(yè)，大家紛紛瞄準火箭回收技術(shù)，試圖實(shí)現火箭的“降本增效”。

　　試驗。

　　為什么要進(jìn)行火箭回收?

　　我國航天企業(yè)致力于火箭回收，這與其多方面的價(jià)值有關(guān)，其中最直觀(guān)的就是可大幅度降低火箭發(fā)射成本。

　　發(fā)動(dòng)機是火箭中價(jià)值最高的部分。據了解，在火箭研制成本中，發(fā)動(dòng)機的造價(jià)往往占到一半以上。通過(guò)火箭回收，發(fā)動(dòng)機可實(shí)現重復使用，成本自然就降低了。

　　同時(shí)，火箭的投送能力也會(huì )進(jìn)一步提升——過(guò)去需要重新造一枚火箭，現在只需檢修回收后的火箭，然后加上新的子級就能繼續執行任務(wù)。

　　火箭回收帶來(lái)的社會(huì )效益也會(huì )顯著(zhù)提升。就我國目前航天發(fā)射任務(wù)而言，除文昌航天發(fā)射場(chǎng)外，其他三大發(fā)射中心在執行任務(wù)時(shí)，都需要提前疏散火箭落區的居民。

　　近年來(lái)，隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，無(wú)人區越來(lái)越少，火箭落區選擇難度不斷增加?；鸺龑?shí)現回收后，子級可以準確落在預定區域，火箭殘骸對落區的安全威脅自然就消解了。

　　此外，探索火箭回收和重復使用這一新技術(shù)的研發(fā)和應用，必然會(huì )帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的共同發(fā)展，這既符合我國航天技術(shù)和產(chǎn)品追趕超越的時(shí)代要求，也符合激發(fā)內循環(huán)主題下產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內生要求。

　　火箭回收方式有哪些?

　　火箭回收的價(jià)值顯而易見(jiàn)，那么具體方式有哪些呢?

　　首先，看起來(lái)最簡(jiǎn)單的，也是不少?lài)叶紘L試過(guò)的，就是傘降回收。

　　同名字一樣，就是在想要回收的火箭子級上安裝“降落傘”，該子級完成任務(wù)后，會(huì )被“降落傘”牽引著(zhù)帶回地面。

　　傘降回收的好處是占用發(fā)射載荷小、技術(shù)難度低、成功率高，尤其能減少對地面人員設施的危害。此前，我國長(cháng)征三號乙火箭就做過(guò)助推器回收試驗，試驗結果良好。

　　此外還有在火箭上安裝柵格舵控制落區的回收。我國曾利用加裝了柵格舵的長(cháng)征二號丙火箭執行了火箭殘骸可控墜落技術(shù)試驗，最終也取得了良好的效果。

　　前述的兩種回收方式雖說(shuō)對地面人員設施的危害程度降低了，但火箭落地后發(fā)動(dòng)機也隨之報廢，與我們想要的“回收利用”還是有一定的差距。

　　最后是獵鷹九號火箭做過(guò)的垂直回收。

　　垂直回收方式雖好，但也存在一定的弊端。為了讓火箭順利返回，必然要保留一定的推進(jìn)劑，這樣就使火箭損失了不少運載能力。據報道，獵鷹九號火箭運載能力因回收會(huì )損失運載能力達 40% 以上。

　　如果把三種回收方式做比較，經(jīng)濟價(jià)值最高的，一定是垂直回收。

　　我國在火箭回收上做了哪些工作?

　　除了前文提到的傘降回收和柵格舵控制落區外，我國在火箭垂直回收上做了不少?lài)L試。

　　2020 年 12 月 22 日，我國新一代運載火箭長(cháng)征八號在中國文昌航天發(fā)射場(chǎng)首飛成功，為我國未來(lái)中、低軌道衛星發(fā)射的迫切需求提供了新的解決方案。

　　據航天科技集團長(cháng)八火箭總設計師宋征宇介紹，長(cháng)八火箭是一款在立項之初就按不同發(fā)射需求設計兩檔配置的智慧火箭，身懷“可重復使用技術(shù)”等獨門(mén)絕技，是我國未來(lái)商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)的主力軍。

　　長(cháng)八火箭研制團隊圍繞火箭一級回收開(kāi)展了不少技術(shù)嘗試，以垂直起飛和垂直降落為目標，按步進(jìn)行火箭回收實(shí)現。

　　據了解，長(cháng)八火箭已經(jīng)在著(zhù)陸緩沖機構、低空低速的返回段制導、自主控制等回收技術(shù)領(lǐng)域做了試驗，后續將在回收關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)一步攻關(guān)。

　　我國民營(yíng)商業(yè)航天公司也圍繞火箭垂直回收做了不少工作。

　　2021 年 7 月，江蘇深藍航天有限公司完成了首次完成 10 米級垂直起飛和垂直降落自由飛行，即被稱(chēng)之為“蚱蜢跳”的運載火箭垂直回收飛行試驗。10 月 13 日，該公司完成了百米級垂直回收試驗，引發(fā)了航天圈的熱議。

　　實(shí)現火箭垂直回收有兩大難點(diǎn)，一是發(fā)動(dòng)機推力可調、能重復使用，二是控制系統精準無(wú)誤。深藍航天 CEO 霍亮介紹，該公司從 2019 年開(kāi)始，就持續在這兩個(gè)方面進(jìn)行工程技術(shù)的突破和積累。

　　在發(fā)動(dòng)機技術(shù)方面，該公司率先在低溫無(wú)毒推進(jìn)劑上應用了針栓噴注技術(shù)，這也是美國獵鷹九號火箭使用的“Merlin”發(fā)動(dòng)機采用的技術(shù)方向，實(shí)現了推力的平滑調節和穩定工作。同時(shí)，該公司還開(kāi)發(fā)出了一款經(jīng)過(guò)工程驗證的 50 千牛量級針栓發(fā)動(dòng)機，并已經(jīng)過(guò)反復使用 10 次以上的工程驗證;該型發(fā)動(dòng)機采用了電動(dòng)泵供應技術(shù)，與電子號火箭“Rutherford”發(fā)動(dòng)機使用的技術(shù)體制相同。

　　在回收控制系統方面，深藍航天在已有的基礎上持續進(jìn)行深入探索和工程化實(shí)踐，并解決了一些具體的工程問(wèn)題。例如發(fā)動(dòng)機的響應特性和垂直下落過(guò)程的動(dòng)態(tài)測量誤差等。

　　深藍航天投資副總裁束浩然表示，該公司今年將進(jìn)行 1 公里級和 10 公里級的火箭垂直回收試驗驗證，成功后將推動(dòng)中國火箭垂直回收步入新的階段。

　　SpaceX 探索火箭回收的道路是曲折前進(jìn)的，這也告訴中國航天，探索新技術(shù)就必須在人力、物力和財力下足功夫，才能真正實(shí)現顛覆式突破。
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