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2026年7月10日12時15分,我國長征十號乙運載火箭在海南商業航天發射場成功首飛,同時完成了一子級的可控回收任務,以此實現了全球首次運載火箭網系回收的歷史性突破。
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此次任務不僅標志著我國成為世界上第二個掌握重型運載火箭垂直回收技術的國家,更開創了火箭網系回收這一全新技術路徑。
而火箭網系回收的主要原理與艦載機借助航母攔阻索系統著艦的方式相近,同時又結合了火箭垂直降落的特性進行了針對性優化。
在設計上,該回收模式以專用海上回收平臺為主,并配套有網系捕獲系統、動態定位系統及箭上回收裝置,以此形成了一套完整的回收體系。
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而在此次任務中,承擔回收任務的“領航者”號海上回收平臺,其全長144米,寬50米,滿載排水量25000噸,具備DP2級(任意單一有源設備/子系統故障,船舶不會丟失定位,僅艙室失火、進水這類大面積靜態損毀才會失位)動態定位能力,且定位精度可達1米以內。
因此能夠在復雜海況下通過自身推進系統抵御風、浪、流等環境干擾,以保持預設位置和航向,從而為火箭回收提供穩定的平臺支持。
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在回收流程上,長征十號乙運載火箭一子級與二級分離后,先進入滑行調姿階段,并通過展開柵格舵調整箭體姿態,同時啟動推進劑沉底管理系統,引導貯箱內的推進劑向底部匯集,以為發動機二次點火做好準備。
隨后進入動力減速階段,一子級發動機重新點火,并在進入稠密大氣層前完成制動減速,以降低再入過程中氣動加熱和氣動載荷對箭體的損傷,而在進入氣動減速階段后,火箭將通過柵格舵產生的氣動阻力以進一步減速。
最后是進入著陸捕獲階段,此時火箭采用近懸停控制策略,通過柵格舵與發動機的協同工作,結合在線軌跡規劃系統生成的最優控制序列,逐漸降低高度和速度,直至進入海上回收平臺網系的捕獲范圍。
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當箭體下降至預定高度時,箭上掛鉤與平臺上呈十字網格狀布置的四根纜繩精確咬合,完成捕獲工作,隨后平臺通過緩沖系統吸收火箭剩余動能,再通過輔助固定纜繩和自動鎖定平臺將箭體穩固,而整個回收過程在火箭發射約8分鐘后順利完成。
相較于目前國際主流的陸地回收模式,長征十號乙采用的海上網系回收模式在技術可行性、任務適應性及軍事應用潛力等方面均展現出了明顯優勢。
首先,網系回收大幅簡化了箭體結構,有效提升了火箭的運載效率。陸地回收模式中,火箭需配備復雜的展開式著陸支腿,用于吸收著陸沖擊能量并保持箭體穩定,而這類著陸支腿不僅占據箭體大量空間,還會增加箭體干重,以對火箭運載能力造成損耗。
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而網系回收模式無需在箭體上安裝著陸支腿,僅需配備輕量化的掛鉤、緩沖纜等回收裝置,因此可大幅降低箭體結構重量,進而提升了有效載荷搭載能力。
網系回收對落點偏差的容忍度更高,回收成功率更有保障。陸地回收對火箭的制導控制精度要求極高,需將落點誤差控制在較小范圍內,一旦出現偏差,可能導致火箭硬著陸受損,甚至引發安全事故。
而海上網系回收通過回收平臺與火箭的雙向協同,可有效擴大捕獲窗口,即火箭通過箭上導航定位系統實時采集自身速度及位置數據,并傳輸至控制系統調整姿態和速度,回收平臺則通過動態定位系統實時監測火箭狀態,以調整平臺位置配合捕獲作業。
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在這種情況下,即便火箭出現一定的落點偏差,也可通過調整網系纜繩的范圍和位置進行捕獲,而無需對火箭進行大幅姿態修正,以此降低了回收過程中的技術風險。
此外,陸地回收受地理環境限制較大,因此需建設專用的陸地回收場,從而進一步增加了回收成本,且回收場周邊需避開人口密集區和重要設施,導致可選范圍非常有限。
而海上回收平臺可根據任務需求靈活部署在廣闊海域,因此不受陸地地理條件約束,能夠適配不同發射任務的回收需求,同時也避免了火箭殘骸墜落對陸地人員和設施造成的安全隱患。
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再次,網系回收降低了對火箭發動機推力調節能力的要求。陸地垂直回收過程中,火箭需通過發動機的深度推力調節實現精確減速和懸停,因此對發動機的節流能力及多次啟動可靠性要求極高,一旦發動機推力調節出現偏差,將可能導致著陸速度超標,并引發硬著陸甚至墜毀。
而網系回收過程中,火箭的大部分動能和勢能可通過平臺的緩沖系統吸收,因此無需發動機實現極致的推力調節,僅需完成基礎的減速控制即可實現減速和懸停,從而有效降低了對發動機技術的要求,同時也減少了發動機在回收階段的工作負荷,以此提升了發動機的重復使用可靠性。
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最后,網系回收的模塊化設計可適配不同規模火箭的回收需求,因此具備更強的通用性和拓展性。
在陸地回收模式中,著陸支腿需根據火箭的尺寸及重量進行定制化設計,因此不同型號火箭的回收裝置無法通用,且研發和制造成本較高。
而網系回收系統采用模塊化設計,可通過調整回收平臺網系的尺寸及緩沖系統的參數,以適配不同直徑、不同重量的火箭回收需求,從而大幅降低了回收系統的研發和制造成本。
未來,隨著長征十號乙技術的不斷優化和升級,以及后續長征十號C等新型運載火箭的研發,我國可重復使用運載火箭技術將持續走向成熟,并為我國國防現代化建設和航天強國建設注入新的動力。
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