可重复使用航天器是何“神器”？2045年或能送你1小时抵达全球

潮新闻 记者 屠晨昕

2023年岁末，“可重复使用航天器”成为了国际航天界的令人瞩目的焦点，频频登上热搜榜前列。

据央视新闻报道，当地时间12月28日晚，在佛罗里达州肯尼迪航天中心，美国X-37B“轨道实验飞行器”搭乘“重型猎鹰”运载火箭成功进入太空。这是X-37B自2010年以来的第七次飞行，此次它将首次进入高轨道。

2010年4月5日，X-37B整装待发。图源视觉中国

身上蒙着神秘面纱的X-37B，是一架被称为“太空飞机”的可重复使用航天器，既能在地球卫星轨道上飞行，又能进入大气层滑翔，在结束任务后还能自动返回地面。

此前在12月14日，我国在酒泉卫星发射中心运用长征二号F运载火箭，成功发射一型可重复使用的试验航天器。试验航天器将在轨运行一段时间后，返回国内预定着陆场，其间将按计划开展可重复使用技术验证及空间科学实验，为和平利用太空提供技术支撑。

自从40年前的航天飞机问世，“可重复使用航天器”一直是全球航天界孜孜以求的目标。而在新一轮商业航天热潮中，通过航天器的回收、可重复使用，努力把上天的成本降低到过去无法想象的水平，从而为人类大规模进入太空打开便捷的大门。潮新闻就为你盘一盘“可重复使用航天器”。

12月28日晚，“重型猎鹰”运载火箭发射X-37B“轨道实验飞行器”升空。图源视觉中国

可重复使用航天器是什么“神器”？

据科普中国介绍，可重复使用航天器是指可以重复使用的、能够迅速穿越大气层，自由往返于地球表面与太空之间，运送乘员和有效载荷；也可以指较长时间在轨停留和机动、完成各种任务的航天器，包括载人飞船、货运飞船、推进飞行器、行星着陆器、航天飞机等。

据新华社报道，中国曾分别于2020年9月4日和2022年8月5日（今年5月返回）发射过可重复使用航天器。预计中国这次发射的可重复使用航天器在轨时间将会更长，所做的科学实验也会更多。

在中国这次发射可重复使用航天器之前，美国太空探索技术公司（SpaceX)已宣布将用“重型猎鹰”火箭发射X-37B。但是，发射在一周内被推迟了3次，一直到12月28日晚才发射。

从历次任务来看，X-37B在轨道上停留的时间越来越长。首次任务在轨224天，到第六次任务已经完成在轨道停留908天。

有分析认为，X-37B的活动范围是距地面177公里至800公里，还可实现太空变轨。而侦察卫星、空间站、宇航飞船的轨道在距离地面400公里左右的位置，X-37B可以基本覆盖。

据参考消息报道，外界认为中国可重复使用航天器的技术状态也很稳定，表明中国与美国一样掌握了可重复往返太空的技术，在发射、变轨控制以及返回等关键阶段技术已经完全过关。

2020中国航天大会现场。谢瑞强 摄

“航班化”航天运输预计在2045年实现

据澎湃新闻报道，在2020中国航天大会上，中国科学院院士、中国航天科技集团有限公司科技委主任包为民做了题为《航班化航天运输系统的发展与思考》的报告，表示我国计划在2045年实现“航班化”航天运输1小时全球抵达。

包为民认为，现阶段无论是一次性运载火箭以及可部分重复使用火箭，还是可重复使用的航天飞机，都还远未达到“航班化”运输系统的要求，发射准备时间长，价格也相对高昂。

航天运输达到“航班化”必须具备三个条件：一是“发车”数量远比以前多，准备时间大为缩短；二是形成固定时间和周期，重复往返；三是价格大幅下降，在普通人可承受范围内。

包为民表示，我国计划到2045年实现1小时全球抵达、地面与轨道间以及轨道与轨道间的“航班化”航天运输。

对于在技术途径上如何具体实现这一目标。包为民介绍说主要包括三种：一是可重复使用运载火箭+高超音速技术；二是升力式可重复使用运载器+高超音速技术；三是先进组合动力技术。这三种技术途径从相对简单到相对困难。

左一为航天飞机，右一为“星舰”。图源视觉中国

运载火箭复用会在短期内会快速推广

浙江大学微小卫星研究中心主任金仲和告诉潮新闻记者，马斯克的SpaceX引领的火箭回收复用，是当前热度最高的航天器可重复使用模式。这正是从包为民提到的三种技术途径中，最为简单的第一种的一部分。

“火箭复用与航天飞机、空天飞机的模式不同，用途也不同。”金仲和说，航天飞机的研制成本和重复使用维护成本都太高，远没有达到美国当初设计目标。其研制生产费用花费约100亿美元，一次飞行费用超过5亿美元，发射准备时间好几个月。最要命的是发生过两次非常严重的事故，导致14名航天员丧生。

相比之下，火箭分段重复使用的方式，制造和维护成本低很多。“SpaceX发展了部分重复使用的运载火箭，例如一级、二级、整流罩的重复使用。我国目前也在探索火箭回收重复使用的途径，在这个领域，国内民营火箭公司的步伐相对快一些。”金仲和说。

除了猎鹰系列火箭外，SpaceX更引人瞩目的是巨型复用火箭“星舰”。“‘星舰’在体制上与火箭有所不同，它的二子级‘星舰飞船’也可以复用，今后不一定会归入火箭一类。”金仲和认为，总的来看，从成本承受、推广应用等角度，运载火箭的重复使用是短期内会快速发展推广应用的途径。

“我国的可重复使用航天器已经进行了多次验证飞行，后续应该有很大的发展，让我们等待那一天的到来。”金仲和说。

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