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【环球时报特约记者 晨阳】据中国航天科技集团介绍，6月23日，我国重复运用运载火箭首次10千米级垂直起降飞行实验圆满成功，这是日前国内重复运用运载火箭最大规模的垂直起降飞行实验，亦是国内自主研制的深度变推液氧甲烷发动机在十千米级返回飞行中的首次应用。这次实验的成功，还为中国2025年如期实现4米级重复运用运载火箭首飞奠定了技术基本。近年来，可重复运用火箭被视为降低航天发射成本的最有效途径，几条关联技术路径都受到各国的注重。
成功测试一系列关键技术
6月23日下午1时许，在酒泉卫星发射中心，3.8米直径的重复运用运载火箭新技术验证箭竖立在场坪发射台上，3台变推液氧甲烷发动机点火，喷出蓝色尾焰，箭体上升至约12千米高度，中心发动机调节推力，火箭受控下降，在距离地面50米处，四条着陆腿展开，随后火箭缓速下降，高度趋近于零，稳稳落在回收场坪，实现选定垂直软着陆。
报告叫作，实验全程用时6分钟上下，火箭经历了加速提升、减速提升、加速下降、减速下降、缓速下降五个周期，实现“起得来、控得准、展得开、落得稳”。实验全面验证了3.8米直径箭体结构、大承载着陆缓冲技术、大推力强变推可复用发动机技术、双低温增压传送技术、返回着陆的高精度导航制导掌控技术及健康监测技术，为2025年如期实现4米级重复运用运载火箭首飞奠定了技术基本。这次实验是日前国内重复运用运载火箭最大规模的垂直起降飞行实验，亦是国内自主研制的深度变推液氧甲烷发动机在十千米级返回飞行中的首次应用。
这次实验飞行剖面的顶点为海拔约12千米的平流层。后续研制团队将开展重复运用运载火箭70千米级垂直起降实验，基本覆盖火箭一子级飞行剖面，向着重复运用运载火箭首飞目的迈进。
区别技术路径各有所长
当前，世界各国都在大力发展重复运用运载火箭，除了垂直起降回收外，还有伞降回收、伞降加气囊、有翼水平回收等方法，它们各有所长。
据介绍，垂直起降回收是在火箭原有外形上进行改进，增多了栅格舵、返回掌控系统、着陆缓冲系统等，使火箭一子级得以重复利用，进一步降低人类进出太空的经济成本。火箭想实现垂直起降回收，运用的发动机必须具备两个关键的基本能力：多次起步和大范围推力调节。例如美国太空探索技术机构（SpaceX）研制的“猎鹰9”号运载火箭在起飞和回收过程中，发动机总共要经历3-4次点火，经过频繁的点火起步并调节推力体积，掌控火箭飞行的速度和姿态，以便最后实现以合适的速度垂直降落在指定位置。另外，最后着陆时的缓冲系统是火箭软着陆的关键，四条着陆腿里的缓冲器能够吸收掉箭体着陆时的动能和势能，使火箭安稳着陆。
日前美国航天企业SpaceX和蓝色起源机构都已然把握了火箭的垂直起降回收技术。在国内，民营航天企业深蓝航天的“星云-M”1号实验火箭于2021年7月率先完成高度10米的火箭垂直回收飞行实验；2024年1月，蓝箭航天的朱雀三号VTVL-1可重复运用垂直起降回收验证火箭首次试飞成功完成300米级别飞行。但美国“太空”网站承认，为了保证火箭第1级回收，必然要保存必定的推进剂，会引起火箭损失不少运载能力。例如“猎鹰9”号火箭在回收模式下会损失最大运载能力的40%。
伞降回收和伞落加气囊回收方式与回收飞船返回舱和返回式卫星类似，即火箭第1二级分离后，先进行空中制动变轨进入返回地球大气层的返回轨道，接着在低空采用降落伞减速，最后打开气囊或用缓冲发动机着陆。我国在2015年就进行了高空热气球投放实验，验证了相关技术。
相比之下，有翼水平回收是给火箭装上可控翼伞，加上小型掌控系统，使它分离后能像类似翼装飞行同样调节方向，利用卫星导航像飞机同样水平降落返回地面。这种方法又分为有动力和无动力两种，后者完全依靠翼身的气动力滑翔飞行（与美国航天飞机着陆类似），而前者是采用装有喷气发动机的翼式飞行体，在返回地面过程中起步喷气发动机进行巡航机动飞行，可实现更大范围的回收区选取（与苏联“暴风雪”号航天飞机着陆类似）。
火箭回收技术表率将来方向
“太空”网站叫作，随着商场航天发射市场的高速发展，怎样降低发射成本作为当前航天行业最迫切的需要。尽管存在区别的技术路径，但SpaceX的“猎鹰9”号运载火箭采用的垂直起降回收成功经验，作为各国借鉴的重点目的。报告叫作，发动机是运载火箭最昂贵的部分。在火箭制导致本中，发动机的造价常常占到一半以上。经过火箭回收，发动机可实现重复运用，从而能够极重降低发射成本。同期，重复运用的火箭还能够进一步提高发射频率。由于以往运载火箭都是一次性的，发射完成后需要重新制造全新的火箭，而可重复运用火箭只需完成检修后，就能继续执行任务。关联统计表示，美国常规火箭发射成本为每千克1万-2万美元，“猎鹰9”号实现一级火箭回收后，成本骤减至约每千克2000美元。如今SpaceX还在科研二级推进器的回收，例如构成“星舰”过重型火箭的“过重型火箭”和“星舰”飞船各自都能够回收，预计技术成熟后，其发射成本还将大幅降低。
值得重视的是，“猎鹰9”号运载火箭运用的是液氧煤油发动机，因为煤油燃烧时会在发动机内部导致积碳结焦，回收后必须对发动机进行彻底清洗才可继续运用。而中国在这次实验中运用液氧甲烷发动机做为动力。低温的液氧甲烷推进剂在充分燃烧后只产生水和二氧化碳，在火箭发动机上的残留物极为稀疏，这为可回收火箭减轻了很大的后勤守护工作量，有利于重复运用。同期甲烷制取成本比较低，可适应火箭商场化发展方向。
另外，针对中国而言，采用火箭回收技术还能够进一步降低发射危害。我国日前的四大航天发射中心中，除了海南文昌发射中心外，其他三处发射中心在执行任务时，都需要提前疏散火箭落区的居民。近年来，随着社会经济的发展，无人区越来越少，火箭落区选取难度持续增多。而火箭实现回收后，子级能够准确落在指定区域，火箭残骸对落区的安全威胁亦随之消失。返回外链论坛：www.fok120.com，查看更加多
责任编辑：网友投稿
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发表于 2024-8-23 13:20:26
