实现一级火箭回收有多难?
长十二甲未实现预定回收目标,任务已获取大量关键数据
昨天,长征十二号甲运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,运载火箭二子级进入预定轨道,一子级未能成功回收,飞行试验任务获得基本成功。此次任务全程获取了大量真实飞行状态下的关键工程数据,为后续优化回收控制策略、提升子级可靠回收能力奠定了坚实基础。
就在不久以前的12月3日,由民营企业蓝箭航天自主研制的朱雀三号运载火箭发射入轨,这是国内首次尝试一级火箭回收,但未实现预定回收目标。
我国为何要发展可重复使用火箭?朱雀三号和长征十二号甲有何技术亮点?记者专访了上海市宇航学会资深航天科普专家陶建中。
■一级回收要解决四个关键问题
第一,发动机要能够重启。一级火箭分离后,已关机的发动机需要重新启动,并掌握变推力技术,以控制火箭速度逐渐降低。
第二,要对火箭姿态和速度进行精确测量和控制。火箭在下降过程中,姿态和速度一直在变化,只有对它们精准测量后才能精确地控制。
第三,要掌握耐冲击技术。火箭着陆时如果冲击力太大,会把火箭撞坏。猎鹰9号和长征十二号甲都配备了4组着陆支撑腿,具有缓冲作用,经得起重击。
第四,要保持火箭下落过程中的稳定性。栅格舵——外形类似有整齐小格子的“翅膀”,可控制箭体滚转、俯仰和偏航,助力火箭精准回收。
“对于这4个技术问题的验证,此前朱雀三号和长征十二号甲都已顺利通过70公里级的回收试验,长征十二号甲还顺利通过了静态控制试验。”陶建中说,猎鹰9号也经历了多次失败才成功回收一级火箭,相信我国掌握了这4个最关键的技术后,实现一级火箭回收是迟早的事。
■为何要发展可重复使用火箭技术
陶建中介绍,现在等待发射的卫星越来越多,据粗略估算,未来5到10年我国期望发射数以万计的卫星。
“如果火箭可以像汽车、飞机一样重复使用,就能大大降低成本。这5年来,猎鹰9号的火箭发射成本下降了30%,其目前重复使用最多的一个火箭,已经重复使用了31次。未来随着重复使用次数越来越多,乐观估计,可重复使用的火箭发射成本将会降低一个数量级——相当于一次性火箭发射成本的10%。”陶建中说,如果我国实现可重复使用火箭的回收,未来低轨发射成本有望降低约30%。
■相比猎鹰9号有何亮点
陶建中介绍,猎鹰9号使用的是液氧煤油发动机,此次,朱雀三号和长征十二号甲使用的都是液氧甲烷发动机,这种发动机具备四方面优点——
第一,液氧甲烷燃烧充分,比较环保,发动机的积碳比较少,容易清除。
第二,液氧甲烷成本比较低。
第三,比冲略高。
第四,火星和土卫六具备生产甲烷的能力,未来有利于就地利用这些资源。
除了液氧甲烷发动机,朱雀三号还有个技术亮点——采用不锈钢作为箭体主结构材料。相比猎鹰9号的铝合金箭体,它的强度更高。