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在中國長征十號乙運載火箭成功進行了一子級海上網系回收之后,作為傳統航天強國的俄羅斯也躍躍欲試了,不過其推出的首款可回收火箭阿穆爾-SPG(又稱聯盟-7、阿穆爾-LNG)卻在近日傳出了壞消息,首飛測試日期再次推遲,從2028年直接推遲到2031年。
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阿穆爾-SPG是俄羅斯國家航天集團聯合進步火箭航天中心研發的中型兩級可重復使用運載火箭,其研發工作最早可追溯至2010年代中期的“鳳凰計劃”,并于2020年10月正式啟動初步設計工作,主要定位是替代俄羅斯現役的聯盟-2系列火箭,且主打成本效益、環境友好和可重復使用性,同時也是俄羅斯首款采用液氧甲烷推進劑的運載火箭。
從運力數據來看,該火箭設計起飛重量約360噸,箭體高度為55米,箭體直徑達4.1米,有效載荷整流罩直徑可達5.1米,且在可重復使用配置下,近地軌道運載能力為10.5噸,完全一次性使用時近地軌道運載能力則提升至12.5噸,這一運力水平比美國SpaceX公司的獵鷹9號及中國長征十號乙要低不少。
在回收技術路線上,阿穆爾-SPG采用的是與獵鷹9號相似的垂直著陸腿回收方案,與中國長征十號乙的網式海上回收完全不同。
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在設計上,該火箭僅設計一子級可重復使用,第二級為一次性使用,這一設計與中美同類火箭保持一致,主要原因是第二級回收需額外配備回收裝置和預留推進劑,這會大幅降低火箭的有效載荷,從而抵消回收帶來的成本降低效益。
同時,阿穆爾-SPG的一子級搭載了5臺RD-0169A液氧甲烷發動機,該發動機單臺額定推力為100噸,且具備加力燃燒模式,并采用了熱備份設計,若其中一臺發動機出現故障,其余發動機可自動提升功率以保證飛行任務完成,這一設計也為火箭回收階段的安全提供了重要保障。
為實現垂直著陸腿回收,阿穆爾-SPG一子級配備了柵格舵和可伸縮著陸腿,其中柵格舵用于再入大氣層時的姿態控制,著陸腿則在最后階段完成軟著陸,這一設計也與獵鷹9號高度相似。
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根據研發規劃,該火箭一子級設計可重復使用10次,后續計劃提升至100次,其中負責再入和著陸的中心發動機設計使用壽命為300次,且單臺發動機在每次飛行中需完成三次點火,即在發射階段的初始點火、再入大氣層時的減速點火與著陸前的軟著陸點火。
在著陸場選擇上,俄羅斯憑借其廣闊的國土面積,計劃在東方航天發射場周邊及哈巴羅夫斯克邊疆區靠近鄂霍次克海的地區設置多個陸地著陸點,但暫不考慮海上著陸平臺,主要是因為鄂霍次克海的惡劣天氣條件不利于海上回收平臺的穩定運行。
而將阿穆爾-SPG與中美同類可回收火箭對比,可清晰看出其技術定位和差距。
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首先對比美國獵鷹9號,作為全球首款實現規模化可重復使用的中型火箭,獵鷹9號Block 5版本在可重復使用配置下近地軌道運載能力約15.6噸,遠超阿穆爾-SPG的10.5噸,且獵鷹9號的一子級已實現最多36次重復使用,同時實際回收成功率超過90%,因此技術成熟度極高。
在推進劑方面,獵鷹9號采用液氧煤油推進劑,而阿穆爾-SPG采用液氧甲烷推進劑,甲烷雖具有燃燒清潔、發動機磨損小、可實現可持續生產等優勢,但獵鷹9號的梅林發動機技術已十分成熟,且通過規模化發射進一步降低了成本,不過其單次發射成本仍約5000萬美元,而阿穆爾-SPG規劃的單次發射成本則為2200萬美元,但這一目標能否實現仍需后續工程化應用驗證。
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而與中國長征十號乙對比,長征十號乙箭體高度63米,直徑5米,在可重復使用配置下近地軌道運載能力達16噸,也遠超阿穆爾-SPG,且其采用的網式海上回收技術為全球首創,相比垂直回收,該技術可降低火箭自身的結構重量,從而提升了有效載荷,同時在海上復雜環境下也具備更高的定位精確度。
同時,長征十號乙的一子級搭載了7臺YF-100K液氧煤油發動機,且回收后的一子級可直接應用于長征十號A的任務,從而實現了復用能力。
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而阿穆爾-SPG的發動機研發仍處于關鍵階段,且其一子級使用的RD-0177液氧甲烷發動機剛于2026年4月底完成臺架熱試車,因此距離實際飛行驗證仍有較長距離。
從研發進度來看,俄羅斯想要憑借阿穆爾-SPG成為第三個實現軌道級火箭回收的國家,仍面臨諸多阻礙。
該火箭最初計劃于2026年進行首次發射,但受俄烏沖突影響,研發資源被分散,因此發射計劃已推遲至2031年,“蚱蜢跳”垂直起降測試則計劃于2028年進行,但這一進度已遠落后于中美。
此外,俄羅斯在可重復使用火箭的相關技術積累相對薄弱,此前的聯盟系列火箭均為一次性使用,缺乏火箭回收的實際工程經驗,而中美均已完成多次回收試驗,美國更是早已工程化應用,因此技術升級速度更快。
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同時,阿穆爾-SPG的研發預算約700億盧布(約8.8億美元),相比之下,獵鷹9號的研發投入遠超這一數字,因此資金和資源的限制也可能影響其研發進度和技術應用。
不過,俄羅斯在航天領域仍具備深厚的技術底蘊,阿穆爾-SPG的研發工作也展現出其追趕全球先進水平的決心。
該火箭采用了3D打印、復合材料、仿生設計等先進制造技術,從而大幅簡化了結構,且零部件數量僅為聯盟-2的一半左右,可靠性設計指標則達0.99,高于全球多數現役火箭的0.98。
此外,俄羅斯在東方航天發射場為阿穆爾-SPG建設了專用的輕量化發射設施,并采用全自動化發射流程,可進一步降低發射成本和人為失誤風險,這些設計均體現了其在可重復使用火箭領域的技術積累。
未來,隨著阿穆爾-SPG發動機測試及垂直起降試驗的推進,其技術水平有望進一步提升,但中美在可重復使用火箭領域的優勢已十分明顯,俄羅斯若想實現趕超,還需加大研發投入并加快技術轉化速度。
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