说到可回收火箭,大家立刻就会想到马斯克SpaceX的“猎鹰”9号和重型“猎鹰”,特别是重型“猎鹰”助推器双双回收的画面,有如神兵天降,科幻极了。它带来的冲击和震撼之大,以致于有人“一叶障目,不识泰山”,认为SpaceX就是可回收火箭的开创者,没有马斯克就没有可回收火箭。
实际上,航天飞机就是一种可重复使用轨道飞行载具,而俄罗斯的“能源”2号更是能以一种匪夷所思的创新方式回收重复利用。即使是垂直起降型火箭回收,其开创者也不是SpaceX,而是麦道公司的“三角快帆”,它在1993年8月18日就成功进行了首次垂直起飞和降落试验。
这些都不算,因为它们没有SpaceX可回收火箭实用性强?那么蓝色起源的New Shepard了解一下,它可以搭载blue origin载人太空舱飞入100千米的亚轨道,然而垂直返航,平稳着陆。其原型发动机在2006年开始研发,全尺寸发动机在2010年开始研发,并于2015年完成无人飞行试验,比SpaceX更早。目前已经完成多次试飞,即将载人进入太空。
而在国际上,各国也都在竞相发展可回收火箭,比如我国神秘的“可重复使用航天器”,已经遨游太空。国家队的“航天智能”,乃至长征8R、新921火箭,都能进行回收重复利用。而在民营航天公司,翎客航天的RLV-T5、星际荣耀的双曲线三号都是可回收火箭,其中翎客航天在2019年就做到了300米降落回原地。
不过,可回收火箭每次起飞的时候,要预留大量燃料用于垂直降落,在每一公斤重量都堪比黄金的航天领域,这样做真的划算吗?很多人在思考这个问题。比如长征3用的是有毒燃料偏二甲肼,发动机结构简单,推力不可调,回收了恐怕价值也不大。
比如回收长征七号的话,最多也就能节约五六百万的成本,在航空领域这点小钱完全不值一提。只有采用液氧煤油燃料,跟马斯克的猎鹰9一样,推力65%可调,具备2次启动能力的火箭和助推器,才具备一定的回收价值。
目前来看,火箭回收真正的价值恐怕是在载人登月,登陆火星等活动上,因为它能够提供较好的垂直降落和起飞的方案。短期内,你不可能指望人类降落在月球、火星上之后,自己再造一枚新火箭,然后带着矿产离开,而现在的上升器,也无法承担较大的重量。不过,风头正劲的猎鹰9,也只是低轨轻载火箭,目前人类还不存在重载打高轨还能回收的火箭,即使是重载“猎鹰”,与这个目标也有相当远的距离。
其实,火箭回收总体难度不大,最麻烦的是提高火箭发动机寿命和箭体的结构强度。“猎鹰”每次重载回收以后,也是需要更换发动机和更换箭体结构件的,能重复利用的部分,其实不到火箭整体的17%。而我们因为火箭成本低,所以到目前为止都没有实射,相关研究成果都转为技术储备了,但只要需要,这些储备随时能转化成为实用的产品,助力中国航天。
页面更新:2024-03-03
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