中国航天迈入火箭回收时代
7月10日,中国中国航天在南海海域迎来里程碑式突破。航天火箭回收

图注:7月10日,迈入长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场发射升空。时代(樊巍摄)
当日12时15分,中国长征十号乙运载火箭(简称“长十乙”)在海南商业航天发射场成功发射,航天火箭回收将卫星精准送入预定轨道,迈入首飞任务圆满收官。时代更为震撼的中国是,在火箭一二子级分离仅6分钟后,航天火箭回收一子级实现垂直返回,迈入并在距离发射场300余公里外的时代海上回收平台,通过网系捕获方式成功回收。中国
据《环球时报》报道,航天火箭回收此次任务具有双重“首次”意义:
1. 中国首次成功实施运载火箭一子级可控回收;
2. 全球首次实现运载火箭网系回收。迈入
长十乙因此成为中国首型成功实施回收的重复使用运载火箭。这一历史性突破标志着我国在重复使用火箭技术领域取得重大进展,为提升进出空间能力奠定坚实基础,中国航天由此正式迈入“火箭回收时代”。
步步惊心:高难度回收背后的技术攻坚
在首飞前,《环球时报》记者近距离观察了处于起竖状态的长十乙。其高达约20层楼、配备7台大推力发动机并联的庞大箭体,直观展现了此次回收任务的不易。
火箭硬核参数
长十乙由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)抓总研制,主要技术特征如下:
* 构型:直径5米,两级串联构型。
* 推进剂:芯一子级采用液氧煤油(沿用长征十号甲一子级状态);芯二子级采用液氧甲烷。
* 推力与重量:全箭起飞推力约890吨,起飞重量约760吨。
* 尺寸与运力:首飞箭全长约63米;在重复使用状态下,近地轨道运载能力达16吨。
火箭院技术专家阚镭指出,5米直径是当前大型运载火箭的主流设计,能够容纳更大推力发动机及更多推进剂,以满足大运力需求。长十乙不仅适用于低轨卫星互联网星座部署和大型商业卫星发射,其复用状态下的发射成本将大幅降低,具备显著的“大运力、高性价比”优势。
飞行全过程解析
在首飞任务中,长十乙点火后持续上升飞行3000秒:
1. 上升段:一子级7台液氧煤油发动机完成加速飞行。
2. 分离与入轨:一二子级分离后,二子级1台液氧甲烷发动机接力工作,经过飞行、滑行调姿、二次点火等环节,将卫星送入预定轨道并完成箭体钝化处置。
3. 返回着陆段(核心验证):
* 一子级在升空约150秒后与二子级分离,从海拔100千米以上高空下落。
* 以数倍音速进入返回飞行阶段。
* 火箭院设计师王聪介绍,返回过程分为四个阶段:滑行调姿段、动力减速段、气动减速段及着陆段。
在发射后约8分钟,一子级被海上回收平台精准捕获。现场见证这一时刻的中国航天研发人员热泪盈眶。中国也因此成为全球第二个掌握火箭垂直回收技术的国家。
精准“双向奔赴”:独创网系回收技术
目前,全球绝大多数重复使用火箭采用“着陆腿”方案。长十乙研发团队别出心裁,独创海上平台网系捕获回收技术,为世界大规模箭体回收提供了独特的“中国方案”。
海上移动着陆场:“领航者”号
10日,当长十乙一子级“从天而降”时,中国南海上已有一艘名为“领航者”号的火箭网系回收海上平台严阵以待。
* 规格:长144米、宽50米、吃水5.5米,满载排水量2.5万吨。
* 能力:具备DP2动力定位能力,能利用自身推力器抵抗风浪流干扰,维持预设位置。
* 作用:与网系回收装置组合,形成稳定、精准的移动着陆场。
技术原理:火箭与平台的协同
火箭院技术专家孙振莲将这一过程形容为火箭与回收平台的精准“双向奔赴”:
1. 减速与接驳:一子级到达网系装置上空后持续减速,装置通过滑车驱动绳索进行接驳。
2. 实时控制:一子级导航定位系统实时上传速度与位置信息,控制系统调整姿态;同时,地面控制系统控制绳索运动,监测箭体状态。
3. 挂索捕获:一子级进入网系后,挂索机构提前展开,与4根“井”字型绳索接触。
* 挑战:瞬时承载带来巨大载荷挑战,挂索机构需在触网、滑动与牵拉过程中承受复杂应力。
* 结果:挂索机构如“有力的大手”稳稳抓住火箭,实现缓冲减速。
二次固定:海上稳固
捕获后,为防止海浪海风导致箭体晃动,回收系统执行两步固定:
1. 初步固定:辅助绳索从四周对箭体进行固定。
2. 最终锁紧:自动锁紧平台移动至箭体下方,完成抱夹锁紧支撑。
* 孙振莲比喻道:“就像给火箭系上了安全带,使其在海上稳稳当当。”
网系回收的独特优势
火箭院技术专家陈牧野分析了网系回收相较于主流方案的优势:
* 简化结构:火箭无需配备复杂的着陆腿,减轻箭体重量,从而提升运载能力和效益。
* 容错率高:对火箭落点偏差适应能力强,通过网系协同可“放大”捕获窗口。
* 系列化适配:可通过系列化设计,适应不同规模火箭的回收需求。
据悉,长十乙研制团队将持续优化性能,加快技术迭代,预计将在今年年底前完成一子级火箭的复用飞行。
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