7月10日,長征十號乙運載火箭在中國海南商業航天發射場點火升空,衛星順利入軌的同時,火箭一子級在之后的6分鐘時間里,穩穩地飛落進了一張提前在海上布局的大網中。
這是我國首次實施運載火箭的一子級可控回收,也是全球第一次實現運載火箭海上網系回收。那這枚創造了中國航天新歷史的火箭長十乙,到底長啥樣?
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先說說長十乙的個頭。長征十號乙運載火箭全箭長度63.6米,相當于20層樓那么高。并且長征十號乙火箭后期還能長個子,最高能拓展到70米。我們在屏幕中因為沒有參照物,以及景深的影響,我們無法感受到長征十號乙火箭的“腰圍”。其實這發長征十號乙火箭直徑就有5米。它采用兩級串聯構型,起飛重量約760噸。沒概念是吧?圈叔大概算了個賬,這個重量約等于500多輛小轎車摞在一起的重量。
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這么大塊頭,加上這么大重量,推力自然也得能跟上。長征十號乙火箭的一子級撞了7臺液發100系列發動機,起飛時能產生大約890噸推力。而這7臺發動機中,有5臺是可以搖擺來控制火箭飛行方向的。另外2臺發動機則是固定不動,只悶頭干活提供推力的。
這里面最厲害的,就是那5臺能搖擺的發動機了。它們不僅能搖擺,還能二次啟動。也就是在火箭飛出去之后,發動機可以經歷關了再開,開了再關的過程。有了這個功能,在回收時候就顯得特別關鍵了。返回段會先開兩臺發動機減速,之后到了著陸時候再開3臺進行二次啟動,最終就能實現完全的掛網著陸了。
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長征十號乙運載火箭是一型可重復使用火箭,一子級完成回收任務后,不再掉進海里報廢,而是要拉回陸地再次重復使用。只是長十乙的回收方式,和SpaceX那種“長腿站立”不同。長十乙不用著陸腿,而是直接掛在回收船的“網”上。這也是這套海上平臺網系捕獲回收技術的國內首次工程化應用。
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具體是如何實現回收掛網的呢?
關鍵在長十乙火箭的級間段,也就是一級火箭和二級火箭中間連接的那個位置,在這里,配備了一個叫柵格舵的裝置,它就像是長十乙火箭的方向盤,在回收過程中,柵格舵展開,用來控制火箭的姿態。這也是能讓火箭不偏不倚朝回收船飛行的關鍵。
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但柵格舵還不是長十乙火箭最特別的地方,最特別的其實是一個人字形的掛鉤。這個掛鉤是安裝在火箭箭體上的。這是長十系列火箭獨特的設計。工作原理和航空艦載機著艦時候用尾鉤掛住攔阻索差不多。這次長十乙就這個掛鉤,掛住了回收船上的柔性索。也就是說,網系回收的時候,船體是通過這個柔性的索來把箭體接住,這個索穿過鉤子,最終卡在里面進行掛網。
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簡單一句話來說就是:火箭飛過來,掛鉤穿過繩索,繩索卡住掛鉤,火箭被“抱住”。就這么一下,成了。
長征十號乙在動力上有個很有意思的設計,一子級和二子級燒的燃料不一樣。一子級用的是液氧加煤油的組合。這套方案比較成熟,技術可靠,推力大。二子級用的是液氧加甲烷的組合,燒起來干凈、不容易結焦,而且價格比傳統推進劑便宜得多,這一切都是為了省錢。
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這次長十乙和二月份測試的長十甲一子級相比,新研制了一個液氧甲烷二子級。這個二子級從設計之初就奔著“低成本”去的,專門為了適應商業發射的需求。商業航天講究啥?性價比。能省一分是一分,能便宜一毛是一毛。
在回收狀態下,長十乙近地200公里軌道的運載能力是16噸,如果要把衛星送到900公里、50度傾角的軌道衛星互聯網星座常用軌道,運載能力是11噸。
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最后說一個特別有意思的點。
長十乙將來使用的會是長十甲回收回來的一子級,長十乙不生產新的一子級,而是充當“長十甲一子級的搬運工”,充分利用現有的一子級進行重復使用,最大限度地發揮其作用。
圈叔打個比方:長十甲是大哥,發射任務完成后把一子級收回來;長十乙是二弟,專門“撿哥哥剩下的”,直接用長十甲回收回來的一子級,自己不用造新的。這樣一來,一枚一子級可以被反復使用。長十甲用完了給長十乙用,長十乙用完了再收回來接著用。這不就是真正的“重復使用”嗎?
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傳統的“一次性”火箭造價不菲,如果能實現一子級回收復用,成本就能大幅下降。而長十乙這套“搬運工”模式,把復用做到了極致,連新的一子級都不用造了,直接用現成的。省錢省到了骨子里。
長征十號乙這枚火箭,它沒有盲目模仿別人的“長腿”方案,而是走出了一條“掛鉤掛網”的中國路徑。它沒有追求最貴最好的材料,而是用液氧甲烷這種便宜燃料來降低成本。它甚至不造新的一子級,直接“撿”哥哥長十甲的來用。
能用、好用、省錢,這才是商業航天該有的樣子。
點贊長十乙!點贊中國航天人!
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