中国航天再次完成了一项具有里程碑意义的技术突破。据新华社消息,7月10日,长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场成功升空后,其一子级通过领航者号海上平台搭载的网系捕获系统完成回收,整个任务顺利完成。此次任务不仅意味着我国首次实现运载火箭一子级网系回收,更标志着中国成为全世界首个掌握这一技术路线的国家,也代表着我国在可重复使用运载火箭领域探索出了有别于传统方案、具有自主特色的发展路径。 长期以来,火箭高昂的制造和发射成本,一直是限制航天产业规模化发展的重要的条件。如果火箭能够像飞机一样反复执行任务,那么进入太空的成本将大幅度降低,航天活动的频率和规模也将迎来新的提升。因此,火箭可重复使用技术近年来成为全世界航天强国争相突破的重要方向,各国科研团队也不断探索更高效、安全的回收方式。 在早期探索阶段,火箭回收主要是采用伞降回收或机降回收方式。简单来说,就是为火箭子级增加机翼或者翼伞结构,让它能够像飞机一样进行滑翔降落;或者利用降落伞降低下降速度,最终实现海上溅落回收。这些方式虽然开创了火箭重复利用的可能性,但在精度、维护成本以及再次使用效率方面仍存在一定局限。
随后,美国太空探索技术公司提出了塔架机械臂捕获回收方案。这种方式的思路是,火箭返回时在发射塔附近悬停,由塔架上的巨大机械臂伸出并夹住火箭栅格翼下方的销钉,从而完成捕获回收。 不过,目前全球应用最成熟、技术验证最充分的火箭回收方式,仍然是垂直着陆回收。该方案通过火箭子级重新再启动发动机进行反推减速,展开着陆腿,最终实现精准的垂直软着陆,无论是在陆地还是海上平台,都能完成稳定降落。这种方式最大的优点是着陆精度高,回收后的火箭便于快速检查、维修,并再次投入发射任务。 而我国此次探索的,则是一条全新的火箭回收路线——网系回收。
从技术原理来看,网系回收同样属于垂直起降回收的一种,但它的设计理念更像舰载机利用航母阻拦索完成降落。具体到火箭回收过程中,是利用海上平台上的井字形回收索,对正在减速下降的火箭进行精准捕获。 承担此次任务的领航者号海上平台,正是针对这一技术方案专门打造的回收装备。该平台长144米、宽50米,吃水5.5米,满载排水量达到2.5万吨,甲板上安装了一套高度达36米的阻拦网架。整个回收系统由塔架、导轨、滑块、滑轮、电机、回收索以及液压缓冲装置等多个关键设备组成,共同完成对火箭返回过程的精确控制。 当火箭一子级完成发射任务并重新进入大气层后,它会主动调整自身飞行姿态和轨迹,逐渐向海上平台上方预设的捕获区域靠近,并不断降低速度。当火箭进入由回收索组成的井字形捕获区域时,箭体上的专用挂钩会与回收索精准结合,以此来实现对火箭的捕获。
值得注意的是,网系回收并不是简单地等待火箭撞进网里。整一个完整的过程中,海上平台上的智能控制管理系统会通过传感器实时监测火箭的位置、速度和姿态,并利用电机驱动回收索进行动态调整,让捕获区域能够随火箭运动状态不断微调,最大限度提高回收成功率。 当火箭被成功捕获后,平台上的缓冲系统会逐步释放并吸收火箭剩余动能,使箭体能更平稳地停留在回收装置中。 相比目前主流的垂直着陆回收方式,网系回收带来了更大的结构设计空间。由于火箭不再要安设重量较大的着陆腿以及复杂的缓冲机构,节省下来的重量能够适用于提升有效载荷能力,从而逐渐增强火箭的运输效率。
除此之外,箭体最终会被悬挂固定在回收索上,不仅仅可以保持更稳定的姿态,也能够尽可能的防止长时间接触海水和收到盐雾环境影响,有利于降低腐蚀风险,延长火箭重复常规使用的寿命。 与此同时,网系回收对于火箭末端着陆精度的要求相比来说较低,这在某种程度上预示着导航控制管理系统面临的压力有所降低。而回收系统本身具备柔性缓冲能力,也能更充分地吸收着陆过程中产生的冲击力,提升整体安全性和可靠性。 更重要的是,这项技术最终指向的是航天发射成本的大幅下降。
经过回收、检测和维护后的火箭一级,能再一次执行发射任务。随着重复使用次数持续不断的增加,火箭将不再是完成一次任务后便被废弃的一次性产品,而有望成为能够反复往返天地之间的太空班车。 对于正在加快速度进行发展的中国商业航天产业、大规模卫星互联网星座建设,以及未来更加遥远的载人深空探索任务而言,低成本、高可靠性的运载能力将发挥逐渐重要的战略作用。此次长征十号乙一子级海上网系回收成功,不仅是一项技术突破,更是中国航天向高频次、低成本、可持续发展方向迈出的重要一步。中信重工也参与了此次火箭海上网系回收相关工作,为这一重大航天工程提供了支持。返回搜狐,查看更加多



