談起火箭回收，人們首先想到的就是 SpaceX 研制的獵鷹九號(hào)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(jí)火箭穩(wěn)穩(wěn)降落在名為“我依然愛你”的海上平臺(tái)，完成歷史性突破。

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

　　獵鷹九號(hào)火箭的成功回收也深刻影響著我國(guó)航天企業(yè)，大家紛紛瞄準(zhǔn)火箭回收技術(shù)，試圖實(shí)現(xiàn)火箭的“降本增效”。

　　試驗(yàn)。

　　為什么要進(jìn)行火箭回收?

　　我國(guó)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)，其中最直觀的就是可大幅度降低火箭發(fā)射成本。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)是火箭中價(jià)值最高的部分。據(jù)了解，在火箭研制成本中，發(fā)動(dòng)機(jī)的造價(jià)往往占到一半以上。通過火箭回收，發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)重復(fù)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——過去需要重新造一枚火箭，現(xiàn)在只需檢修回收后的火箭，然后加上新的子級(jí)就能繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

　　火箭回收帶來的社會(huì)效益也會(huì)顯著提升。就我國(guó)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(zhí)行任務(wù)時(shí)，都需要提前疏散火箭落區(qū)的居民。

　　近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無(wú)人區(qū)越來越少，火箭落區(qū)選擇難度不斷增加?；鸺龑?shí)現(xiàn)回收后，子級(jí)可以準(zhǔn)確落在預(yù)定區(qū)域，火箭殘骸對(duì)落區(qū)的安全威脅自然就消解了。

　　此外，探索火箭回收和重復(fù)使用這一新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)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(guó)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(nèi)循環(huán)主題下產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)生要求。

　　火箭回收方式有哪些?

　　火箭回收的價(jià)值顯而易見，那么具體方式有哪些呢?

　　首先，看起來最簡(jiǎn)單的，也是不少國(guó)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(jí)上安裝“降落傘”，該子級(jí)完成任務(wù)后，會(huì)被“降落傘”牽引著帶回地面。

　　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(duì)地面人員設(shè)施的危害。此前，我國(guó)長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭就做過助推器回收試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果良好。

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

　　前述的兩種回收方式雖說對(duì)地面人員設(shè)施的危害程度降低了，但火箭落地后發(fā)動(dòng)機(jī)也隨之報(bào)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(hào)火箭做過的垂直回收。

　　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(yùn)載能力。據(jù)報(bào)道，獵鷹九號(hào)火箭運(yùn)載能力因回收會(huì)損失運(yùn)載能力達(dá) 40% 以上。

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

　　我國(guó)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(qū)外，我國(guó)在火箭垂直回收上做了不少嘗試。

　　2020 年 12 月 22 日，我國(guó)新一代運(yùn)載火箭長(zhǎng)征八號(hào)在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)首飛成功，為我國(guó)未來中、低軌道衛(wèi)星發(fā)射的迫切需求提供了新的解決方案。

　　據(jù)航天科技集團(tuán)長(zhǎng)八火箭總設(shè)計(jì)師宋征宇介紹，長(zhǎng)八火箭是一款在立項(xiàng)之初就按不同發(fā)射需求設(shè)計(jì)兩檔配置的智慧火箭，身懷“可重復(fù)使用技術(shù)”等獨(dú)門絕技，是我國(guó)未來商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)的主力軍。

　　長(zhǎng)八火箭研制團(tuán)隊(duì)圍繞火箭一級(jí)回收開展了不少技術(shù)嘗試，以垂直起飛和垂直降落為目標(biāo)，按步進(jìn)行火箭回收實(shí)現(xiàn)。

　　據(jù)了解，長(zhǎng)八火箭已經(jīng)在著陸緩沖機(jī)構(gòu)、低空低速的返回段制導(dǎo)、自主控制等回收技術(shù)領(lǐng)域做了試驗(yàn)，后續(xù)將在回收關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)一步攻關(guān)。

　　我國(guó)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(lán)航天有限公司完成了首次完成 10 米級(jí)垂直起飛和垂直降落自由飛行，即被稱之為“蚱蜢跳”的運(yùn)載火箭垂直回收飛行試驗(yàn)。10 月 13 日，該公司完成了百米級(jí)垂直回收試驗(yàn)，引發(fā)了航天圈的熱議。

　　實(shí)現(xiàn)火箭垂直回收有兩大難點(diǎn)，一是發(fā)動(dòng)機(jī)推力可調(diào)、能重復(fù)使用，二是控制系統(tǒng)精準(zhǔn)無(wú)誤。深藍(lán)航天 CEO 霍亮介紹，該公司從 2019 年開始，就持續(xù)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(jī)技術(shù)方面，該公司率先在低溫?zé)o毒推進(jìn)劑上應(yīng)用了針?biāo)▏娮⒓夹g(shù)，這也是美國(guó)獵鷹九號(hào)火箭使用的“Merlin”發(fā)動(dòng)機(jī)采用的技術(shù)方向，實(shí)現(xiàn)了推力的平滑調(diào)節(jié)和穩(wěn)定工作。同時(shí)，該公司還開發(fā)出了一款經(jīng)過工程驗(yàn)證的 50 千牛量級(jí)針?biāo)òl(fā)動(dòng)機(jī)，并已經(jīng)過反復(fù)使用 10 次以上的工程驗(yàn)證;該型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了電動(dòng)泵供應(yīng)技術(shù)，與電子號(hào)火箭“Rutherford”發(fā)動(dòng)機(jī)使用的技術(shù)體制相同。

　　在回收控制系統(tǒng)方面，深藍(lán)航天在已有的基礎(chǔ)上持續(xù)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題。例如發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)特性和垂直下落過程的動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差等。

　　深藍(lán)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(jí)和 10 公里級(jí)的火箭垂直回收試驗(yàn)驗(yàn)證，成功后將推動(dòng)中國(guó)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(guó)航天，探索新技術(shù)就必須在人力、物力和財(cái)力下足功夫，才能真正實(shí)現(xiàn)顛覆式突破。
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