火箭回收已成过去式,中国将实现运载火箭重复使用

2020-06-04

6月3日,据外媒报道,当地时间5月30日,美国太空探索技术公司SpaceX的载人龙飞船从佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心搭载两级猎鹰9号火箭发射升空,将宇航员鲍勃·本肯(Bob Behnken)和道格·赫尔利(Doug Hurley)送往国际空间站,完成了史上首次商业飞船的载人试射。




星际荣耀“焦点一号”(代号“JD-1”)可重复使用液氧甲烷发动机昨天成功完成二次启动长程500秒试车。此次试车成功,标志着“焦点一号”成为全球首台具备二次启动能力的液氧甲烷发动机,也意味着星际荣耀突破了运载火箭垂直回收的又一项核心技术,为双曲线二号可重复使用运载火箭的成功入轨发射奠定坚实基础。


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一般而言,运载火箭的回收可分为伞降回收着陆式、垂直返回式和带翼飞回式三种类型。历史上,成功回收的运载火箭主要包括:美国航天飞机(Space Shuttle)、阿里安5号助推器使用伞降回收;SpaceX的猎鹰系列一子级使用垂直返回。俄罗斯在研型号Angara则计划使用带翼飞回方式。历史上回收再重复使用的火箭主要有Space  Shuttle的助推器、Falcon系列的一子级,Ariane 5助推器虽曾实现成功回收,但主要用于解决残骸落区安全问题以及后续的研究分析。




根据NASA官网介绍,美国航天飞机(Space Shuttle)的回收主要为助推器及轨道飞行器的回收,助推器使用伞降回收的方式,轨道飞行器的回收类似飞机降落。Space  Shuttle由于高昂的维修费,不仅没有降低成本,反而使得每次发射费用高达4-15亿美元,最终提前退役。助推器伞降回收后,然后在肯尼迪航天中心(KSC)进行拆卸,将电机段运回Thiokol(固体燃料推进器供应商)经过再次处理后在运回KSC,尾部和前部裙板则继续在KSC进行翻新。此后还需要重新涂装、灌料、组装等。




“猎鹰9”的回收说起:Falcon 9火箭一子级垂直回收方式分为两种,一是返回发射场回收,二是发射方向上落区回收。由于卡纳维拉尔角发射场位于美国东海岸,因此,其发射方向上落区回收又称海上回收,返回发射场回收又称陆上回收。海上回收的运载能力损失更小,陆上回收技术难度更低。海上回收时,着陆平台可部署在火箭一子级落区,一子级在返回着陆时无需大范围的横向机动,从而可以减少对推进剂的需求,对运载能力影响较小。但海上回收仍需克服诸多挑战:1)建造稳定的海上着陆平台,能够进行海上精确定位且误差小于3米;2)高精度火箭返回着陆控制技术,由于海上回收平台面积有限,最终一子级落点精度应控制在10米误差范围内;3)应对复杂的海上气象条件。




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