本月上旬，一枚長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，將一枚北斗三號(hào)GEO-02星送入預(yù)定地球靜止軌道，該星是北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)倒數(shù)第二顆組網(wǎng)衛(wèi)星。除了北斗工程即將大功告成的喜訊，托舉衛(wèi)星飛天的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭也給我們帶來(lái)了驚喜。
北斗三號(hào)GEO-02星
長(zhǎng)征三號(hào)乙是長(zhǎng)征三號(hào)甲系列火箭最強(qiáng)運(yùn)力型號(hào)，該火箭箭長(zhǎng)56.326米，芯級(jí)直徑3.35米，最大起飛重量458.91噸，能將5.5噸有效載荷送入距離地球約3.6萬(wàn)公里的地球同步軌道。長(zhǎng)三乙火箭雖然首飛于二十二年前，但是運(yùn)力仍然強(qiáng)于印度最強(qiáng)火箭GSLV-mak3型。
長(zhǎng)征三號(hào)乙此次發(fā)射與以往有明顯不同，起飛級(jí)四枚助推器中有一枚涂裝與眾不同：
發(fā)射北斗三號(hào)GEO-02星的長(zhǎng)征三號(hào)乙
當(dāng)時(shí)有不少人猜測(cè)這枚助推器要進(jìn)行翼傘定點(diǎn)回收試驗(yàn)，近日，關(guān)于這枚助推器的落地視頻現(xiàn)身網(wǎng)絡(luò)，視頻中只見(jiàn)一位操著濃重地方口音的老大爺對(duì)著火箭助推器點(diǎn)評(píng)道：嗯看，好大一個(gè)，這個(gè)有點(diǎn)結(jié)實(shí)，一般車(chē)子要是翻下去肯定翻得稀巴爛，這個(gè)從那么高的地方摔下來(lái)，這個(gè)家伙真的有點(diǎn)結(jié)實(shí)。
墜落的長(zhǎng)征三號(hào)乙助推器殘骸
老大爺話糙理不糙，長(zhǎng)征三號(hào)乙四枚助推器一般會(huì)在距離地面約5萬(wàn)米左右高空與芯一級(jí)火箭分離，然后再入，下墜速度最高可達(dá)3倍音速。以往墜落地面的火箭助推器大多是支離破碎的形態(tài)，然而這枚助推器不僅沒(méi)有支離破碎，整體結(jié)構(gòu)也是完整的，經(jīng)官方證實(shí)這枚助推器確實(shí)進(jìn)行了傘降落區(qū)控制搭載試驗(yàn)。
以往墜落的長(zhǎng)三乙助推器殘骸
助推器在5萬(wàn)米高空分離后，飛行軌跡難以掌控，且以30公里高度為分界線，30公里以上助推器下墜重力影響大于氣動(dòng)力，速度越來(lái)越快，進(jìn)入30公里以下稠密大氣，氣動(dòng)力影響大于重力，速度開(kāi)始呈現(xiàn)遞減態(tài)勢(shì)，此時(shí)也給翼傘控制回收創(chuàng)造了速度條件。
助推器分離
實(shí)際上，早在兩年前另一枚長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭就先期在助推器中加裝了傘降測(cè)控終端，用于驗(yàn)證測(cè)控終端能否正常工作，并通過(guò)搭載試驗(yàn)獲取翼傘開(kāi)傘最佳高度、位置等參數(shù)。
助推器歸航空投試驗(yàn)
傘降回收目的是縮小火箭落區(qū)，對(duì)比以往火箭落區(qū)可縮小至1%，由此產(chǎn)生的社會(huì)效益十分顯著，群眾不再需要適應(yīng)火箭發(fā)射任務(wù)而進(jìn)行大范圍動(dòng)員疏散，只需小規(guī)模疏散即可。
翼傘回收測(cè)試示意圖
翼傘回收測(cè)試不免讓人聯(lián)想到運(yùn)載火箭的回收復(fù)用，不必諱言我們的最終目標(biāo)就是火箭回收復(fù)用。
航天器回收復(fù)用有很多方案，例如SpaceX公司獵鷹-9號(hào)的垂直降落回收，以及傘降回收、水平起降回收等，那么我們最終會(huì)選擇哪一方案呢？對(duì)于真正的大國(guó)而言從來(lái)不需要做選擇題。
重型獵鷹火箭助推器回收
實(shí)際上我們已經(jīng)制定了航天器回收復(fù)用三步走規(guī)劃，在一系列規(guī)劃中獵鷹-9號(hào)類型的垂直回收復(fù)用只是目標(biāo)之一。
三步走規(guī)劃第一步，解決現(xiàn)役有毒燃料火箭落區(qū)安全問(wèn)題，此次長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭助推器傘降回收就是一次任務(wù)實(shí)踐。
在此之前的去年，我們?cè)群髢纱畏謩e在長(zhǎng)征二號(hào)丙與長(zhǎng)征四號(hào)乙兩型運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)中加裝了芯一級(jí)柵格舵，成功實(shí)現(xiàn)了火箭殘骸的定點(diǎn)墜落，在有效解決火箭落區(qū)問(wèn)題的同時(shí)，也為新型運(yùn)載火箭回收復(fù)用提供了技術(shù)支撐。
長(zhǎng)征四號(hào)乙芯一級(jí)展開(kāi)柵格舵
三步走規(guī)劃第二步，就是實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭回收復(fù)用，我們選擇傘降回收與垂直回收兩條路線齊頭并進(jìn)策略。
長(zhǎng)征三號(hào)乙此次傘降試驗(yàn)只是縮小了助推器降落落區(qū)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵部件變形很大，無(wú)法重復(fù)使用，加上有毒燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)本身也不具備復(fù)用條件。下一步我們將在其他型號(hào)火箭上應(yīng)用緩沖氣囊技術(shù)，提高火箭回收完好率。
目前緩沖氣囊縮比投放試驗(yàn)已經(jīng)完成，下一步就是實(shí)際型號(hào)任務(wù)的檢驗(yàn)，除此之外整流罩傘降回收試驗(yàn)也已經(jīng)展開(kāi)，長(zhǎng)征二號(hào)丙火箭整流罩已經(jīng)進(jìn)行了姿態(tài)測(cè)量試驗(yàn)。
緩沖氣囊投放試驗(yàn)
垂直回收復(fù)用火箭也已經(jīng)在路上，今年我國(guó)將發(fā)射長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭，它的衍生型號(hào)長(zhǎng)征-8R就是一款垂直回收復(fù)用火箭。
長(zhǎng)征八號(hào)是航天科技集團(tuán)第一款瞄準(zhǔn)國(guó)際商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)推出的低成本大運(yùn)力火箭，依托新一代運(yùn)載火箭成熟技術(shù)研制，將填補(bǔ)我國(guó)太陽(yáng)同步軌道4.5噸運(yùn)力空白，而太陽(yáng)同步軌道正是一大批商業(yè)應(yīng)用衛(wèi)星的主要部署軌道。
長(zhǎng)征八號(hào)將于今年首飛
低成本毫無(wú)疑問(wèn)是商業(yè)航天追逐的核心要素，長(zhǎng)征八號(hào)屆時(shí)將形成年產(chǎn)十發(fā)的批產(chǎn)能力，大批量生產(chǎn)制造可以進(jìn)一步拉低成本，與此同時(shí)長(zhǎng)征-8R還將形成垂直回收復(fù)用功能，火箭發(fā)射成本將進(jìn)一步降低。
長(zhǎng)征-8R垂直返場(chǎng)降落示意
該型火箭回收復(fù)用方案別具匠心，采用助推器與芯一級(jí)火箭集束式垂直返場(chǎng)回收方案，芯一級(jí)頂部由4片柵格舵控制箭體再入姿態(tài)。
長(zhǎng)征-8R芯一二級(jí)分離示意
放眼世界能在火箭回收復(fù)用領(lǐng)域有所建樹(shù)的玩家只有我們與大洋彼岸，而在以前這是無(wú)法想象的，作為長(zhǎng)期處于世界航天第二梯隊(duì)的我們不論是航天器在軌數(shù)量、質(zhì)量，亦或者火箭運(yùn)力都曾長(zhǎng)期落后于歐空局、俄羅斯等航天實(shí)體，然而近年來(lái)隨著發(fā)展形勢(shì)的逆轉(zhuǎn)，我們已經(jīng)重新書(shū)寫(xiě)了歷史。
長(zhǎng)征五號(hào)遙三火箭成功發(fā)射之后，毫無(wú)疑問(wèn)我們已經(jīng)躋身火箭運(yùn)力世界第二強(qiáng)國(guó)，14噸地球同步軌道運(yùn)力超越了阿麗亞娜-5、安加拉-A5、質(zhì)子M、H-2B等一系列主力運(yùn)載火箭，這無(wú)疑是一場(chǎng)漂亮的翻身仗。
長(zhǎng)征五號(hào)遙三運(yùn)載火箭
長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭是通往航天強(qiáng)國(guó)的必由之路，通過(guò)它我們將實(shí)現(xiàn)天宮空間站在軌建造、月球采樣返回、火星繞落巡等重大航天工程任務(wù)，下個(gè)月長(zhǎng)征五號(hào)B火箭的首飛載荷就更讓人激動(dòng)，它就是未來(lái)將用于載人登月任務(wù)的新一代載人飛船試驗(yàn)船，放眼世界能同步實(shí)施上述任務(wù)的玩家僅有我們一家。
站在更高的技術(shù)起點(diǎn)上，我們自然不會(huì)滿足于傘降回收與垂直返回兩種火箭復(fù)用方式，這就要提到航天器回收復(fù)用三步走規(guī)劃的第三步，在這一步我們將實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)征全系列火箭的完全重復(fù)使用，以及完全重復(fù)使用的兩級(jí)組合動(dòng)力空天飛機(jī)。
航天科工集團(tuán)騰云空天飛機(jī)工程
每每談起火箭復(fù)用總有人會(huì)陰陽(yáng)怪氣地說(shuō)道，“看到SpaceX公司風(fēng)生水起，現(xiàn)在才知道模仿，早干什么去了？”，這又是一種雙重標(biāo)準(zhǔn)，在他們眼里不自覺(jué)地將我們與大洋彼岸對(duì)等看待，殊不知當(dāng)土星五號(hào)托舉著45噸重的阿波羅11號(hào)飛船進(jìn)行載人登月之際，我們的173公斤重東方紅一號(hào)衛(wèi)星還沒(méi)有上天。
?起點(diǎn)本就不同
能以如此羸弱的起點(diǎn)實(shí)現(xiàn)逆勢(shì)發(fā)展，并收獲世界第二的一系列航天成果，難道這不是奇跡？不愿意看到中國(guó)航天發(fā)展的加速度，也就難怪會(huì)一葉障目看不清事情的真相。
除了國(guó)家隊(duì)的勇挑重?fù)?dān)，在軍民融合框架下我國(guó)民營(yíng)航天力量近年來(lái)也是異軍突起，在火箭復(fù)用領(lǐng)域尤以藍(lán)箭航天公司成績(jī)最為突出，該公司目前正在進(jìn)行80噸級(jí)天鵲-12液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)工作，依托該型發(fā)動(dòng)機(jī)研制的朱雀二號(hào)有望成為全球第一款液氧甲烷燃料運(yùn)載火箭，甚至比SpaceX公司還要搶先一步。
天鵲-12液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)
軍民融合力量之所以能夠在我國(guó)無(wú)限迸發(fā)，主要得益于我們已經(jīng)擁有的全球配套最為齊全的產(chǎn)業(yè)鏈，以及全球最大市場(chǎng)的孵化作用。
這一切僅僅只是一個(gè)開(kāi)始，通過(guò)梳理可知，在接下來(lái)的兩到三年，我們將連續(xù)發(fā)射長(zhǎng)征-8R、長(zhǎng)征-6X、雙曲線二號(hào)、新航線一號(hào)、天夢(mèng)號(hào)、朱雀二號(hào)共7款復(fù)用火箭，可以預(yù)見(jiàn)運(yùn)載火箭回收復(fù)用這項(xiàng)尖端技術(shù)將再一次被我們“白菜化”。
