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马斯克的SpaceX垄断了十余年的火箭回收技术路线,现在有了第二套完全独立的可行

马斯克的SpaceX垄断了十余年的火箭回收技术路线,现在有了第二套完全独立的可行方案,这套方案来自中国。

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点火升空,顺利将卫星送入预定轨道。火箭一二级分离过去仅仅6分钟,一子级就完成滑行、姿态调整、动力制动和气动力减速,垂直返回到南海海域的海上回收平台上方,被平台的网系捕获系统稳稳接住。

这是我国第一次实现运载火箭一子级可控回收,也是全球范围内,第一次有国家完成运载火箭的海上网系回收。

过去十几年,全球航天领域有一个普遍共识,可回收火箭只有一种实现方式,就是SpaceX猎鹰9号采用的垂直着陆模式。火箭自身携带着陆腿,返回过程中全程依靠发动机调节推力控制姿态和速度,最终依靠着陆腿直立降落在回收平台上。

马斯克的团队用了十几年时间,经历过多次发射失败和火箭爆炸,才把这套技术跑通,实现规模化应用。很长时间里,全球其他航天机构和商业公司,都把这套模式当成火箭回收的唯一可行方向,很多人甚至认为,其他国家要做可回收火箭,只能沿着这条路走,绕不开已有的技术框架。

谁能想到,被全球航天界默认了十几年的技术方向,居然还能有另一种完全不同的实现方式?这次长征十号乙的回收,完全没有采用垂直着陆的模式。

火箭一子级没有安装沉重的着陆腿,只在箭体上设置了四个收拢式挂钩,发射时收拢贴合箭体,返回阶段才会展开。执行回收任务的“领航者”号海上平台,长144米、宽50米,满载排水量达到2.5万吨,平台上搭载了全球首套十字形高强度缓冲阻拦网系统。

回收的最后阶段,火箭下落至网体上方,箭体上的挂钩挂住网的主缆绳,网体配套的缓冲系统同步吸收火箭下落的全部动能和势能,完成平稳捕获。

这套方案带来的优势是实打实的。火箭的着陆腿以及配套的展开、锁定、缓冲结构,在发射阶段不产生任何推力,属于额外的无效重量,火箭体量越大,这部分重量越高,会直接压缩火箭能运送的有效载荷重量。

换成网系回收方案后,箭体只需要加装轻量化的挂钩,额外重量大幅降低,即便是重复使用状态,长征十号乙的近地轨道运载能力依然能达到16吨,全箭起飞重量约760吨,起飞推力约890吨,完全满足大型商业卫星和低轨卫星星座的发射需求。

同时,网系回收对火箭落点偏差的容忍范围达到正负50米,不需要垂直着陆那样厘米级的落点精度,在海上有风浪的环境下适应能力更强。火箭也不需要预留大量燃料返回固定发射工位,回收落点的选择更灵活,且回收区域远离居民区,安全冗余更高。

这次成功不是一蹴而就的。早在今年2月,长征十号系列就完成了低空演示验证飞行和海上溅落回收试验。整个研制过程没有做过多对外宣传,团队一步步完成技术验证,直到首飞任务,一次就实现了发射和回收双成功。整个技术路线从设计到落地,完全是自主研发,没有沿用SpaceX的技术方案,也不涉及对方的相关专利。

过去很长时间,SpaceX靠着成熟的可回收火箭技术,大幅压低了航天发射成本,占据了全球商业航天发射的大部分市场份额,核心优势就是技术的独家性。

现在,中国不仅成为全球第二个掌握大运力可回收火箭技术的国家,还走出了一套完全独立的技术路线,并且这套路线有自身的独特优势。全球可回收火箭领域不再只有一家独大的局面,商业航天发射市场的技术格局,从这次发射成功开始,就已经发生了变化。

这件事最值得关注的,从来不是和谁比高下,而是我们走出了自己的路。不盲从国外的现成方案,不迷信所谓的唯一路径,按照自己的需求和技术积累,踏踏实实做研发,闷声把事做成。没有高调的造势,没有夸张的承诺,就是靠日复一日的试验和迭代,把别人没走过的路走通了。这种踏实、克制的实干,才是中国航天一直往前的底气。

按照目前的计划,今年年底前,这次回收的火箭一子级就会完成复用飞行。现在只是从0到1的第一步,后续还有技术迭代、规模化应用的长路要走。但可以确定的是,从此以后,全球航天的可回收赛道上,多了一条扎扎实实的中国路径。