火箭回收大潮流向何方

□ 田豐

從根本上降低人類進(jìn)入太空的成本，一直是航天人不懈追求的夢(mèng)想，而運(yùn)載火箭的回收和重復(fù)使用一直都被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的最佳辦法之一。

近兩年，SpaceX 公司的火箭回收復(fù)用日漸成熟，至今已執(zhí)行了25 次復(fù)用發(fā)射，任務(wù)成功率100%。不僅如此，復(fù)用發(fā)射報(bào)價(jià)相對(duì)新火箭降幅達(dá)上千萬(wàn)美元，真正實(shí)現(xiàn)了“降本增效”。但縱觀世界主流航天國(guó)家和組織，如俄羅斯、歐洲、日本、印度卻都在火箭回收上選擇“按兵不動(dòng)”。比如在研的H-3、“阿麗亞娜6”“聯(lián)盟5”等均繼續(xù)沿用一次性運(yùn)載火箭思路。

不過(guò)中國(guó)航天人并未“ 靜觀其變”，7 月26 日，我國(guó)利用加裝柵格舵的長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭成功執(zhí)行了首次火箭殘骸可控墜落技術(shù)試驗(yàn)。在一型已經(jīng)有37年服役史的金牌火箭上“開(kāi)刀”，這對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)既是巨大的挑戰(zhàn)也是絕好的機(jī)會(huì)。這次試驗(yàn)的圓滿成功，不僅為我國(guó)后續(xù)可回收運(yùn)載火箭的研發(fā)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)中國(guó)航天還有著特別的意義。

由于歷史原因，我國(guó)太原、酒泉、西昌三座發(fā)射場(chǎng)都建在內(nèi)陸地區(qū)，火箭飛行彈道不可避免會(huì)飛越我國(guó)廣袤的陸地地區(qū)。在上世紀(jì)，由于航天發(fā)射次數(shù)少，火箭彈道下方居民數(shù)量少，落區(qū)協(xié)調(diào)和軍地保障工作的矛盾并不突出。但隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，基建和居住分布的變化，加之近年我國(guó)航天發(fā)射次數(shù)激增，落區(qū)保障工作變得愈加復(fù)雜和繁重。又由于火箭殘骸屬于無(wú)控墜落，殘骸落點(diǎn)偏差可能高達(dá)十幾到上百公里，對(duì)落區(qū)內(nèi)建筑和群眾都有風(fēng)險(xiǎn)，而發(fā)射方為了讓理論落點(diǎn)規(guī)避開(kāi)密集居民區(qū)，任務(wù)時(shí)序設(shè)置也會(huì)有所調(diào)整，不僅增加了工作量，還導(dǎo)致額外的運(yùn)力損失。而利用加裝柵格舵來(lái)對(duì)殘骸箭體進(jìn)行落區(qū)控制，理想情況下可將落區(qū)縮小到只有百米見(jiàn)方，實(shí)現(xiàn)指哪落哪，從而免去落區(qū)居民疏散之苦。

由此可見(jiàn)，對(duì)于中國(guó)航天而言，未來(lái)火箭回收不僅能降低發(fā)射成本，還能減少落區(qū)保障工作，是一件“一舉兩得”的創(chuàng)新。但要徹底根除“落區(qū)之痛”，還需要將火箭整流罩也一并回收，最終使除載荷外的所有火箭部件都能“定點(diǎn)集合”，不再煩擾落區(qū)群眾。

眾所周知，由于整流罩屬于大尺寸薄壁結(jié)構(gòu)，動(dòng)力回收很難，業(yè)界一般認(rèn)為其更適宜傘降回收。常言道“知易行難”，SpaceX 公司為了回收整流罩以進(jìn)一步降低發(fā)射成本，不僅專門(mén)改造回收船，還耗時(shí)近兩年時(shí)間，對(duì)支撐臂進(jìn)行3 次更新，對(duì)捕獲網(wǎng)進(jìn)行4 次改進(jìn)，橫跨2 個(gè)大洋，經(jīng)歷5 次回收試驗(yàn)失敗后，終于在今年6 月首次成功回收裝有可控翼傘的火箭整流罩。時(shí)隔兩個(gè)月后又再次成功回收整流罩，同時(shí)用于另一半整流罩回收的第二艘回收船也即將投入使用，回收后的整流罩也有望于今年的“星鏈”發(fā)射任務(wù)中被首次重復(fù)使用。

無(wú)獨(dú)有偶，近年來(lái)橫掃小型運(yùn)載火箭市場(chǎng)的火箭實(shí)驗(yàn)室公司也于近日宣布開(kāi)展傘降回收試驗(yàn)。但他們回收的并非整流罩，而是旗下電子號(hào)火箭的一子級(jí)。由于電子號(hào)火箭貯箱采用碳纖維復(fù)合材料，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)精密，難以承受海水腐蝕和落海沖擊，公司另辟蹊徑采用傘降加直升機(jī)空中捕獲的方案。

隨著近年來(lái)回收技術(shù)的進(jìn)步和成熟，“搞回收，降成本”已不再是天方夜譚，而是一個(gè)合理可行的技術(shù)目標(biāo)，未來(lái)必將有更多的火箭型號(hào)被貼上“可回收”的標(biāo)簽。同時(shí)，各種新式回收方案也將不斷涌現(xiàn)，正所謂“一枝獨(dú)秀不是春,百花齊放香滿園”，這些思路究竟孰優(yōu)孰劣，火箭回收的大潮流向何方，還讓我們拭目以待。