火箭回收，中國航天走到了哪一步？

2022年01月06日

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」，它於2016年4月9日嘗試了難度極高的海上垂直回收任務，一級火箭穩穩降落在名為「我依然愛你」的海上平台，完成曆史性突破。

　　對於獵鷹九號火箭海上回收成功，SpaceX創始人、首席執行官埃隆·馬斯克表示：「這是通往星空的又一步。」美國商業太空飛行協會發表聲明說，快速可重複使用的火箭是更經濟可行的未來太空飛行的關鍵，獵鷹九號火箭回收成功是在這個領域「邁出的一大步」。

　　獵鷹九號火箭的成功回收也深刻影響著我國航天企業，大家紛紛瞄准火箭回收技術，試圖實現火箭的「降本增效」。

　　試驗。

　　為什麼要進行火箭回收？

　　我國航天企業致力於火箭回收，這與其多方面的價值有關，其中最直觀的就是可大幅度降低火箭發射成本。

　　發動機是火箭中價值最高的部分。據了解，在火箭研制成本中，發動機的造價往往占到一半以上。通過火箭回收，發動機可實現重複使用，成本自然就降低了。

　　同時，火箭的投送能力也會進一步提升——過去需要重新造一枚火箭，現在只需檢修回收後的火箭，然後加上新的子級就能繼續執行任務。

　　火箭回收帶來的社會效益也會顯著提升。就我國目前航天發射任務而言，除文昌航天發射場外，其他三大發射中心在執行任務時，都需要提前疏散火箭落區的居民。

　　近年來，隨著社會經濟的發展，無人區越來越少，火箭落區選擇難度不斷增加。火箭實現回收後，子級可以准確落在預定區域，火箭殘骸對落區的安全威脅自然就消解了。

　　此外，探索火箭回收和重複使用這一新技術的研發和應用，必然會帶動產業鏈上下遊的共同發展，這既符合我國航天技術和產品追趕超越的時代要求，也符合激發內循環主題下產業發展的內生要求。

　　火箭回收方式有哪些？

　　火箭回收的價值顯而易見，那麼具體方式有哪些呢？

　　首先，看起來最簡單的，也是不少國家都嘗試過的，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」，該子級完成任務後，會被「降落傘」牽引著帶回地面。

　　傘降回收的好處是占用發射載荷小、技術難度低、成功率高，尤其能減少對地面人員設施的危害。此前，我國長征三號乙火箭就做過助推器回收試驗，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征二號丙火箭執行了火箭殘骸可控墜落技術試驗，最終也取得了良好的效果。

　　前述的兩種回收方式雖說對地面人員設施的危害程度降低了，但火箭落地後發動機也隨之報廢，與我們想要的「回收利用」還是有一定的差距。

　　最後是獵鷹九號火箭做過的垂直回收。

　　如果把三種回收方式做比較，經濟價值最高的，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嘗試。

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

　　據航天科技集團長八火箭總設計師宋征宇介紹，長八火箭是一款在立項之初就按不同發射需求設計兩檔配置的智慧火箭，身懷「可重複使用技術」等獨門絕技，是我國未來商業航天發射服務的主力軍。

　　長八火箭研制團隊圍繞火箭一級回收開展了不少技術嘗試，以垂直起飛和垂直降落為目標，按步進行火箭回收實現。

　　據了解，長八火箭已經在著陸緩沖機構、低空低速的返回段制導、自主控制等回收技術領域做了試驗，後續將在回收關鍵技術進一步攻關。

　　我國民營商業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，引發了航天圈的熱議。

　　實現火箭垂直回收有兩大難點，一是發動機推力可調、能重複使用，二是控制系統精准無誤。深藍航天CEO霍亮介紹，該公司從2019年開始，就持續在這兩個方面進行工程技術的突破和積累。

　　在發動機技術方面，該公司率先在低溫無毒推進劑上應用了針栓噴注技術，這也是美國獵鷹九號火箭使用的「Merlin」發動機采用的技術方向，實現了推力的平滑調節和穩定工作。同時，該公司還開發出了一款經過工程驗證的50千牛量級針栓發動機，並已經過反複使用10次以上的工程驗證；該型發動機采用了電動泵供應技術，與電子號火箭「Rutherford」發動機使用的技術體制相同。

　　在回收控制系統方面，深藍航天在已有的基礎上持續進行深入探索和工程化實踐，並解決了一些具體的工程問題。例如發動機的響應特性和垂直下落過程的動態測量誤差等。

　　深藍航天投資副總裁束浩然表示，該公司今年將進行1公裏級和10公裏級的火箭垂直回收試驗驗證，成功後將推動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的，這也告訴中國航天，探索新技術就必須在人力、物力和財力下足功夫，才能真正實現顛覆式突破。

　　圖、視頻由江蘇深藍航天有限公司提供

　　來源：中國航天報