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12月23日,长征十二号甲运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,复使运载火箭二子级进入预定轨道,用火WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91burlington%20crane%20rental一子级未能成功回收,箭探飞行试验任务获得基本成功。朱雀赞
就在不久以前的号和号甲12月3日,由民营企业蓝箭航天自主研制的长征朱雀三号运载火箭发射入轨,这是都值得点国内首次尝试一级火箭回收,但未实现预定回收目标。可重
我国为何要发展可重复使用火箭?复使前有美国可重复使用的猎鹰火箭,朱雀三号和长征十二号甲有何技术亮点?用火解放日报记者专访了上海市宇航学会资深航天科普专家陶建中。
【为何要发展可重复使用火箭】
长征十二号甲由上海航天技术研究院抓总研制,箭探全箭长70.4米,朱雀赞一、号和号甲二级直径均为3.8米,长征整流罩直径为4.2米,WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91burlington%20crane%20rental起飞重量约437吨;朱雀三号的一、二级箭体直径4.5米,全箭长66.1米,起飞质量约570吨,起飞推力超过750吨。
一级火箭回收需要解决4个关键的技术问题。
第一,发动机要能够重启。一级火箭分离后,已关机的发动机需要重新启动,并解决变推力技术,以控制火箭速度逐渐降低。
第二,要对火箭姿态和速度进行精确测量和控制。火箭在下降过程中,姿态和速度一直在变化,只有对它们精准测量后才能对其精确地控制。
第三,要解决耐冲击技术。火箭着落时如果冲击力太大,会把火箭撞坏。猎鹰9号和长征十二号甲都配备了4组着陆支撑腿,具有缓冲作用,经得起重击。
第四,要保持火箭下落过程中的稳定性。栅格舵——外形类似带整齐小格子的“翅膀”,可控制箭体滚转、俯仰和偏航,助力火箭精准回收。
“对于这4个技术问题的验证,此前朱雀三号和长征十二号甲都已顺利通过70公里级的回收试验,长征十二号甲还顺利实现了静态控制试验?!?#38518;建中说,猎鹰九号也经历了多次失败才成功回收一级火箭,相信我国掌握了这4个最关键的技术,实现一级火箭回收是迟早的事。
我国为何要发展可重复使用火箭技术?
陶建中介绍,现在等待发射的卫星越来越多,据粗略估算,未来5到10年我国期望发射数以万计的卫星。一方面现有火箭已不能满足快速发射卫星的需求,另一方面要提高航天发射频率并降低发射成本。
“如果火箭可以像汽车、飞机一样重复使用,就能大大降低成本。这5年来,猎鹰9号的火箭发射成本下降了30%,其目前重复使用最多的一个火箭,已经重复使用了31次。未来随着重复使用次数越来越多,乐观估计,可重复使用的火箭发射成本将会降低一个数量级——也就是一次性火箭发射成本的10%?!?#38518;建中说,如果我国实现可重复使用火箭的回收,未来低轨发射成本有望降低约30%。
【相比猎鹰9号,有何亮点】
5年前,猎鹰9号顺利完成了一级火箭的回收,但二级火箭的回收由于返回大气层烧蚀得太厉害,始终都不成功。直到现在,猎鹰9号重复使用400多次的都是一级火箭。而同属马斯克公司的星舰火箭经过11次试飞,已经实现了一级和二级火箭的回收,但尚未入轨飞行过,估计要等到明年。
相比猎鹰9号,朱雀三号和长征十二号甲有何技术亮点?
陶建中介绍,猎鹰9号使用的是液氧煤油发动机,朱雀二号在2023年曾创下一个纪录——在全世界首次应用液氧甲烷发动机。此次,朱雀三号和长征十二号甲使用的都是液氧甲烷发动机,这种发动机具备四方面的优点——
第一,液氧甲烷燃烧充分,比较环保,发动机的积碳比较少,容易清除。
第二,液氧甲烷成本比较低。
第三,比冲略高。比冲,是用于衡量火箭发动机效率的重要物理参数,即单位时间内消耗单位推进剂所产生的推力。
第四,火星和土卫六具备生产甲烷的能力,未来有利于就地利用这些资源。
除了液氧甲烷发动机,朱雀三号还有个技术亮点——采用不锈钢作为箭体主结构材料。相比猎鹰9号的铝合金箭体,它的强度更高。
【“国家队”和民营企业正同步发力】
今年11月,随着“新格伦”火箭的顺利发射,美国诞生了第二家实现一级火箭回收技术的民营公司蓝色起源。
而在中国,“国家队”和民营企业正同步发力、各有千秋,这有利于快速推动我国可重复使用火箭的能力提升。
作为国内首次尝试一级火箭回收的运载火箭,朱雀三号虽未实现预定回收目标,但从蓝箭航天对外披露的关键技术细节来看,朱雀三号经历了可回收火箭最具挑战性的“超音速再入气动滑行阶段”,为我国未来实现一级火箭回收探索了可行路径。同样地,长征十二号甲目前虽未披露具体技术细节,但获取了火箭真实飞行状态下的关键工程数据,为后续发射、子级可靠回收奠定了重要基础。
作为先行者和探路者,朱雀三号和长征十二号甲以及背后的航天人都值得点赞。
“我国已有5家民营企业成功发射过火箭,还有7家民营企业正在准备首飞,这12家火箭企业研制的运载火箭基本上也都考虑重复使用?!?#38518;建中介绍,一级火箭的回收分海上回收和陆地回收,除了朱雀三号和长征十二号甲正在试验的传统陆地回收方式,我国也有商业航天公司正在研制海上回收和新型陆地回收方式——“筷子”回收,后者是在发射台原位回收一级火箭,此前马斯克公司的星舰火箭已成功实现。
未来,“国家队”长征九号、长征十号等重型火箭也计划要实现回收。
值得一提的是,长征十二号甲是我国首款“国企箭体+民企发动机”的运载火箭,开创了商业发动机与“国家队”箭体深度融合的新模式。
原标题:《在可重复使用火箭探索之路上,朱雀三号和长征十二号甲都值得点赞》
本文作者:解放日报 黄海华
题图来源:上观题图
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