在航天領(lǐng)域,長征十號(hào)乙成功實(shí)現(xiàn)回收之前,美國在可復(fù)用運(yùn)載火箭方面可謂獨(dú)占鰲頭,擁有兩款成熟的復(fù)用火箭,即獵鷹9號(hào)和新格倫運(yùn)載火箭,二者均采用著陸腿回收方案。
盡管運(yùn)力更為強(qiáng)大的星艦尚未正式投入服役,尚處于亞軌道飛行測(cè)試階段,但此前也成功完成了“筷子夾火箭”的操作。
這意味著,就火箭回收復(fù)用技術(shù)而言,美國已經(jīng)成功開辟了兩條成熟的技術(shù)路線。
尤其是獵鷹9號(hào),自投入使用以來已歷經(jīng)十年,其可靠性和發(fā)射頻率都在穩(wěn)步提升,發(fā)射成本也隨之大幅降低。
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這也是星鏈衛(wèi)星能夠如此迅速地在軌數(shù)量突破一萬顆的關(guān)鍵因素。
然而,長征十號(hào)乙的回收方案卻另辟蹊徑,并未選擇當(dāng)下主流的著陸腿回收方案,而是全球首創(chuàng)了海上網(wǎng)系回收技術(shù),這一創(chuàng)新之舉有著諸多獨(dú)特之處。
首先,網(wǎng)系回收技術(shù)的一大顯著優(yōu)勢(shì)在于能夠簡化火箭結(jié)構(gòu)。
要知道,著陸腿的重量相當(dāng)可觀,多根著陸腿加起來可能超過兩噸。
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而火箭的發(fā)射載荷能力與自身重量密切相關(guān),對(duì)于同一枚運(yùn)載火箭來說,減輕幾噸重量,就意味著可以使用更少的推進(jìn)劑,或者增加更多的有效載荷,這對(duì)于提升火箭的性能和經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。
其次,與著陸腿回收方案相比,網(wǎng)系回收在應(yīng)對(duì)火箭落點(diǎn)偏差時(shí)具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。
在網(wǎng)系協(xié)同作用下,捕獲火箭一子級(jí)的窗口范圍能夠擴(kuò)大。
簡單來講,網(wǎng)系回收允許火箭返回時(shí)存在相對(duì)較大的落點(diǎn)誤差。
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在回收過程中,更高的容錯(cuò)率無疑意味著更高的可靠性,而降低發(fā)射成本正是我們探索火箭可復(fù)用路線的重要目標(biāo)之一。
另外,網(wǎng)系回收技術(shù)還有一個(gè)突出亮點(diǎn),即它能夠適配多種類型的火箭。
不同規(guī)模的火箭若要實(shí)現(xiàn)回收,只需對(duì)地面和平臺(tái)參數(shù)進(jìn)行模塊化調(diào)整即可。
也就是說,火箭無需安裝復(fù)雜的著陸腿,減輕了不必要的重量負(fù)擔(dān),只需根據(jù)不同火箭的下降速度、質(zhì)量和直徑等參數(shù),調(diào)整網(wǎng)系裝置的尺寸等相關(guān)參數(shù),就能實(shí)現(xiàn)回收。
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這意味著“領(lǐng)航者”號(hào)平臺(tái)及網(wǎng)系裝置并非僅能用于長征十號(hào)乙的回收,其他中小型甚至大型運(yùn)載火箭,經(jīng)過相應(yīng)調(diào)整后也能借助這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)回收。
那么,中國掌握網(wǎng)系回收技術(shù)后,是否會(huì)如美媒所擔(dān)憂的那樣,對(duì)美國在可復(fù)用火箭領(lǐng)域的領(lǐng)先地位構(gòu)成挑戰(zhàn)呢? 在長征十號(hào)乙成功回收之前,全球范圍內(nèi)僅有獵鷹9號(hào)和新格倫這兩款運(yùn)載火箭在服役后成功實(shí)現(xiàn)回收。
獵鷹9號(hào)在發(fā)展初期也曾問題頻出,火箭爆炸、載荷丟失等情況時(shí)有發(fā)生,但經(jīng)過多年的技術(shù)積累和改進(jìn),其成功率已大幅提升,發(fā)射次數(shù)也日益增多。
美媒之所以擔(dān)憂中國可能挑戰(zhàn)美國在可復(fù)用火箭領(lǐng)域的地位,主要有以下幾個(gè)關(guān)鍵因素。
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其一,中國首創(chuàng)的網(wǎng)系回收技術(shù)具有廣泛的適用性,并非僅局限于長征十號(hào)乙。
通過模塊化調(diào)整各項(xiàng)數(shù)據(jù),該技術(shù)能夠適配其他運(yùn)載火箭,這意味著我們并非僅僅研制出一款可重復(fù)使用火箭,而是具備根據(jù)需求讓不同型號(hào)火箭實(shí)現(xiàn)回收的能力。
其二,目前美國在可復(fù)用火箭領(lǐng)域,獵鷹9號(hào)的回收技術(shù)相對(duì)成熟,而去年才成功回收的新格倫卻狀況不斷,先是回收成功后丟失載荷,隨后在測(cè)試時(shí)連同唯一的發(fā)射臺(tái)一同損毀,這很可能導(dǎo)致美國的無人登月計(jì)劃再次推遲。
由此可見,即便美國在可復(fù)用火箭領(lǐng)域長期占據(jù)主導(dǎo)地位,也面臨著被后來者追趕甚至超越的壓力。
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而且,美國正在研制的完全可復(fù)用運(yùn)載火箭星艦,雖已進(jìn)行多次測(cè)試飛行,但每次都出現(xiàn)不同狀況。
盡管目前長征十號(hào)乙的運(yùn)力不及獵鷹9號(hào),但若將相同的回收理念應(yīng)用于未來運(yùn)力更大的火箭上,星艦多年來的巨額投資效益或許會(huì)受到質(zhì)疑。
不過,美媒無需過度擔(dān)憂其地位不保。
我們研制可復(fù)用火箭的初衷,并非與美國展開競(jìng)爭(zhēng),而是為了滿足國內(nèi)大量衛(wèi)星發(fā)射的需求。
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如前文所述,星鏈在軌衛(wèi)星數(shù)量已突破一萬顆,而我國幾大在建的巨型低軌衛(wèi)星星座實(shí)際部署數(shù)量僅有數(shù)百顆,面臨著較大的占頻保軌壓力。
有人或許會(huì)認(rèn)為,長征十號(hào)乙回收過程過于順利,全球首創(chuàng)的海上網(wǎng)系回收技術(shù)難度似乎并不大。
然而,事實(shí)真的如此嗎?長征十號(hào)乙沒有選擇復(fù)制獵鷹9號(hào)的回收方式,而是開創(chuàng)了海上網(wǎng)系回收這一全新路徑,但這一技術(shù)路線的實(shí)施并非易事。
整個(gè)回收過程需要船和箭在動(dòng)態(tài)中實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)協(xié)同移動(dòng),并非船張開網(wǎng)等待火箭墜落,而是雙方在運(yùn)動(dòng)中相互尋找、精準(zhǔn)對(duì)接。
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在海上作業(yè)的人都清楚,大海并非總是風(fēng)平浪靜,哪怕只是四級(jí)風(fēng),海上的回收平臺(tái)也會(huì)出現(xiàn)傾斜。
而火箭在下降過程中,也并非絕對(duì)垂直,不可避免地會(huì)出現(xiàn)機(jī)動(dòng)滾轉(zhuǎn)的情況。
因此,船和箭體都需要實(shí)時(shí)獲取對(duì)方的晃動(dòng)和位置數(shù)據(jù),才能準(zhǔn)確補(bǔ)償角度偏差。
長征十號(hào)乙火箭一子級(jí)返回時(shí),氣流環(huán)境極為復(fù)雜,其掉頭、減速、著陸等一系列動(dòng)作,實(shí)際用時(shí)不到6分鐘,每個(gè)動(dòng)作的難度都極大,對(duì)精度要求極高,不僅要確保控制精準(zhǔn),還要保證返回位置準(zhǔn)確,最終穩(wěn)穩(wěn)被接住。
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在長征十號(hào)乙海上回收過程中,不僅會(huì)受到海況的影響,海上精確定位、發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性、熱力環(huán)境、推進(jìn)劑管理以及網(wǎng)系裝置的可靠性等各個(gè)方面,都充滿挑戰(zhàn),遠(yuǎn)非我們從視頻畫面中看到的那樣輕松。
而且,火箭走可重復(fù)使用路線,核心目的是實(shí)現(xiàn)更快的發(fā)射速度和更低的發(fā)射成本,并非為了展示技術(shù)難度。
從實(shí)際需求出發(fā),如果一種回收方式既能簡化箭體設(shè)計(jì),又能適配多種火箭,且成功率更高,那么自然沒有不采用的道理。
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