咱們也有像美國SpaceX那樣的可回收火箭了。我們確實已經看慣了獵鷹9號一子級那樣的筆直地落在著陸區里。每次我們看到這樣的可重復使用火箭的精準降落,甚至都會帶著幾分羨慕,不禁感嘆“咱們啥時候也能這樣?”
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但就是在7月10號,咱們自己的火箭,也玩了一手漂亮的火箭回收。并且咱們使用的方式和馬斯克那套還不大一樣,咱們直接玩了一個“網兜捕火箭”,全球首創!
回顧一下發射過程,10號中午12點15分,長征十號乙運載火箭在海南商業航天發射場發射升空,將衛星順利送入預定軌道的同時,火箭一二級分離。約6分鐘后,飛出去的長征十號火箭的一子級,實現了可控回收。這也是全球的首次運載火箭網系回收。長征十號乙運載火箭也成為我國首型成功實施回收的重復使用運載火箭。
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這事到底有多牛呢?
咱們中國是航天大國,但之前我們發射的火箭,卻都是一次性的,送完衛星上天之后全部火箭就徹底報廢了。火箭的殘骸要么掉入大氣層燒成渣,要么直接掉海里充當人工島礁。可現在,不一樣了。因為可復用,且最貴的那一截,它回來了。不僅能回來,還能換個“衣服”再飛一次。不僅省了錢,還能實現重復利用。
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或許你就不懂了,為啥咱們的可回收火箭,非得用網來回收呢?用腿站著回收不是挺香的嗎?
原來,火箭一子級在分離的時候,飛行速度接近每秒2公里,這個速度比出了膛的子彈還要快好多倍。但如果實現回收,就要在幾分鐘內把一子級的飛行速度降至零,最終實現精準降落在一個漂著的海上平臺上。
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即便這個海上平臺再穩,它畢竟還是晃悠的,平臺是晃的,火箭是飛的,兩個東西都在動,這時候只要有一個數據出問題,就會直接“掛不到”網上了。這種“動對動”的可重復使用控制難度,可要比靜止回收難了不知道幾個數量級。
那用腿的方案,其實就是SpaceX的方案。在回收時,給火箭腿上安裝減震器,火箭落地瞬間,要靠腿撐住。所以這幾個火箭腿,很重,很占地方,同時也對落地的速度和姿態,要求極為苛刻,歪一點火箭回收都不算成功。當然,如果落地時,落地速度控制得不好,稍微快一點的話,腿就直接折了,火箭也就倒了。
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而咱們的長征十號乙火箭,放棄了麻煩的火箭腿回收方案,采用了全球獨創的“掛索+網系”的柔性回收模式。
說白了就是:火箭底下不帶腿,帶幾個掛鉤。海上平臺鋪一張“井”字形的柔性大網。火箭快落下來的時候,箭上的傳感器實時感知飛行狀態,發動機和柵格舵協同控制,讓掛鉤精準地對準那張網。
掛鉤一觸網,網面帶著箭體順勢下移,像一張巨大的安全網把從高處跳下來的人兜住一樣,通過柔性緩沖把殘余能量逐步吸收。緊接著鎖定機構啟動,“咔嚓”一聲,火箭就被穩穩地捕獲了。
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這種方案的好處在于:網系掛鉤更輕,對速度偏差的容忍度更高,捕獲窗口更大。圈叔認為,這種回收方式,容錯率更高,沒那么多“差一點就完蛋”的驚險時刻,更保險。
長十乙是個5米直徑、兩級串聯構型的大型液體運載火箭。是它分上下兩截,一子級用的是液氧煤油推進劑,二子級用的是液氧甲烷推進劑。
全箭大約63米,相當于20多層樓。起飛重量760噸,推力890噸。在重復使用狀態下,近地軌道運載能力能達到16噸。這個運力水平,用來部署低軌衛星互聯網星座、發射大型商業衛星,綽綽有余。
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而且重復使用的最大好處就是便宜。火箭最貴的就是一子級那幾臺大發動機,能收回來重復用,發射成本直線下降。未來咱們要搞大規模組網發射,這種“大運力、高性價比”的優勢就太重要了。
這次首飛成功,還驗證了一大堆關鍵技術,比如組合構型總體優化設計技術、大推力箱底傳力技術、基于隔板貯箱的推進劑管理技術、甲烷自生增壓技術等等。還有發動機多次啟動和高空點火、復雜力熱環境適應性、高精度導航控制技術。
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最關鍵的是,海上平臺網系捕獲回收這一整套技術,全流程走通了。
這次發射,是長征系列運載火箭的第657次發射。從1970年長征一號送東方紅一號上天,到2026年長十乙玩了一手“網兜捕火箭”,半個多世紀,657次飛天,中國人把“靠譜”兩個字刻在了太空里。
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而長十乙的故事還沒結束。研制團隊表示,后續會持續優化火箭性能,加快重復使用技術的迭代升級,預計今年年底前完成火箭一子級的復用飛行。也就是說,年底咱們還要再看一次收回來那枚火箭,洗洗干凈,再打一次。
到那時候,中國航天就真正把“重復使用”這四個字,從技術驗證變成了日常操作。
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