历史性突破:中国开启可回收火箭时代崔霞
今天(7月10日)12时15分,长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场发射升空,将卫星顺利送入预定轨道;同时,成功实施运载火箭一子级可控回收,标志着我国在重复使用火箭技术领域取得新的历史性突破。
12时15分,长征十号乙运载火箭点火起飞。火箭一二级分离约6分钟后,一子级垂直返回,在海上回收平台通过网系捕获方式成功回收,长征十号乙运载火箭成为我国首型成功实施回收的重复使用运载火箭,同时也是全球首次运载火箭网系回收。
中国航天科技集团党组书记、董事长 陈鸣波:正中靶心,精度控制得太好了。这次表现最好的是发动机,上升姿态非常好,未来我们肯定有信心,后面每一步都把它走稳,当然会走得更快。
中国航天科技集团 娄路亮:我们既定的两个主要目标都得到了充分验证,一是一子级回收,二是新研制的二子级大推力液氧甲烷模块实现大运力高效发射。
中国航天科技集团 容易:迈出去了第一步,我们的脚步一定不会停下,未来我们要将回收重复使用的技术成熟化,让它更加可靠。
长十乙是5米直径两级串联构型大型液体运载火箭,火箭一子级沿用长征十号甲运载火箭一子级状态,采用液氧煤油推进剂,全箭起飞推力约890吨,起飞重量约760吨,首飞箭全箭长度约63米,重复使用状态下近地轨道运载能力16吨,可满足低轨卫星互联网星座部署、大型商业卫星发射等各类任务需求。
后续,长征十号乙运载火箭研制团队将持续优化火箭性能,加快重复使用火箭技术的迭代升级,预计将在今年年底前完成一子级火箭复用飞行。
全球首创海上网系回收
任务圆满成功的背后,它究竟是如何从高空飞回、精准落在海上的一张大网里的呢?
总台央视记者 崔霞:长征十号乙运载火箭外形上有一个明显的标识,证明它具备可回收能力,那就是黑色的栅格舵。在返回过程当中,栅格舵起到稳定火箭姿态的作用。此外,长十乙的火箭一子级与此前在海上完成溅落回收的长十甲的一子级,出自同一款。
中国航天科技集团 郝金杰:长征十号乙运载火箭主要是为商业市场进行服务的,这次的精准回收,最终要把一子级的火箭落在大网上。
既然是商业版,就得有真本事。它的第一个本事是力气大。长征十号乙全箭起飞推力约890吨,起飞重量约760吨,重复使用状态下近地轨道运载能力16吨。
但光能扛还不够,它最绝的是第二个本事——它能自己飞回来。国际上主流可回收火箭走的是“垂直着陆”路线——火箭自带支腿,落地展开站稳。但长征十号乙选择了一条完全不同的路,回收方式全世界独一份。
中国航天科技集团 郝金杰:我们这型火箭是世界首次采用网系回收,靠回收船的网系把回收的火箭接住、兜住。两种回收模式各有各的优点,我们采用网系回收模式,最终提升的是入轨能力。
一张网“兜住”火箭
揭秘海上回收独门绝技
这种全新的网系火箭回收方式到底有哪些独特之处?它又是怎么接住从天而降的火箭呢?
总台央视记者 崔霞:栅格舵旁边配有挂钩,火箭上一共有四个挂钩。火箭返回过程中,四个挂钩在预定高度展开,挂在网上,把从天而降的火箭稳稳接住。
其实它的原理类似于航母阻拦索,但航母是在水平方向拦住飞机,网系回收是在垂直方向接住火箭。
中国航天科技集团 郝金杰:网其实是一个可动的机构,机构上面有四条钢索,火箭上有四个挂钩,在下落回收的过程中,靠网系的动作去寻找火箭上的挂钩,然后进行着陆,起到一个缓冲的作用。这样完整地把火箭挂在回收网上,逐步立在回收船上。
承接这个任务的是我国首艘网系回收海上平台——“领航者”号。它长144米、宽50米、满载排水量2.5万吨,具备动力定位能力,能在茫茫大海上成为一个稳定、精准的移动着陆场。
那火箭到底怎么飞、怎么回来的呢?
一二级分离后,二级继续送卫星入轨。一子级返回,在不到6分钟内要完成空中“调头”、减速“刹车”、精确着陆等一系列高难度、高精度动作,实现“控得住”“回得准”“落得稳”“接得住”。
郝金杰介绍,第一步是火箭找回收船,它会准确地控制在回收船的上空,开始进行回收段的下降工作。进入到回收船可控的范围内,是靠网系的机构去匹配火箭的动作,这是互相找的过程。
极限“空中体操”
高难度的海上“握手”
长征十号乙运载火箭发射升空后,一子级完成加速飞行后与二子级分离,而后进入“返程之旅”。从分离到回收,一子级要在约6分钟内,完成姿态调整、气动减速等一系列极限动作,堪称“空中体操”。
这个过程有多难?一艘2.5万吨的船在海上晃着,一枚从100多公里高空飞回来的火箭在调整姿态——两者要在动态中完成精准对接。“船”要找“箭”,“箭”也要找“船”,这就相当于两个拥有各自六自由度运动的物体,在海浪扰动下要完成高动态的“对接”。
中国航天科技集团 郝金杰:打个比方,就好比把一支圆珠笔从百层的高楼往下释放,精准地落在地面上的一个笔筒里,过程中圆珠笔还得保持姿态和速度的可控。
今天,这张网接住了垂直返回的长十乙,意义重大,它验证了海上网系捕获回收等多项关键技术。
中国航天科技集团 郝金杰:目前来看,如果复用次数足够多,跟现在我们常规火箭的价格相比,基本上能达到20%到30%的降幅。随着进一步重复使用的成熟,工程化应用的进一步可靠,可能未来会达到50%以至60%。下一步,我们先对回收的一子级进行检测和检修。马上就会紧锣密鼓进入到它的复用飞行阶段,预计在今年内就用收回来这一枚火箭进行复用飞行。


