昨天中午,中国航天人在文昌航天发射场向世界展示了多个“技能包”,其中全球首创的运载火箭回收方式——网系回收,也就是俗称“绳子挂火箭”,第一次模拟试验就获得了圆满成功。
在场坪回收、塔架抓取回收(即“筷子夹火箭”)之后,中国有望为人类的火箭重复使用开辟出第三条道路。
传统的一次性火箭发射中,昂贵的发动机、控制系统和箭体均白白浪费掉了,这使得火箭发射变成一种极不划算的“烧钱”行为。
SpaceX的“猎鹰9号”火箭首创着陆支腿、场坪回收的模式,极大地降低了火箭发射成本。去年12月,我国的朱雀三号和长征十二号甲两款先后首飞,它们也均采用了同样的技术路线。
2024年10月13日,SpaceX的“星舰”首次成功完成了超高难度的“筷子夹火箭”,火箭返回时稳稳降落在机械臂上,吸引了全球的目光。
航天科技集团专家胡辉彪此前在接受央视采访时明确表示:网系回收方式是我们国家的首创。
网系回收属于垂直起降回收的一种,独具特色。它的灵感来自于航母舰载机,飞机在着舰时,放下尾钩勾住阻拦索,稳稳降落在航母甲板上。
不同的是,火箭降落是从上往下而非从后往前,需要在半空中布设阻拦索。当火箭降至一定高度时,4根“井”字形绳索主动向火箭方向移动,箭身挂钩挂在绳索上,把火箭吊挂住。
“绳子挂火箭”有何优势?航天科技集团专家许学雷介绍说,这套系统由火箭和船上系统高度协同,可提高回收过程中捕获、缓冲的成功率。
在回收过程中,回收船与火箭频繁交互,以实现“箭找船”;火箭多重关机策略要保证挂钩与网平面的相对几何关系;箭上挂钩与缓冲索、缓冲缸等要进行多重阻尼特性匹配,以实现火箭平稳接驳等。
相比当前主流回收方案,网系回收对火箭的着陆指标更为友好。也就是说,这种方式对火箭着陆时速度、位置、姿态等要求没那么苛刻,就算偏差大一点,火箭也能安全回家。
“绳子挂火箭”相对于“筷子夹火箭”的优势,如同用气垫接坠楼者,容错度明显大得多。
再来看目前绝大多数可复用火箭采用的场坪回收模式,火箭根部外侧的四根着陆支腿,不仅增加了飞行阻力,更重要的是增加了箭体的死重。
采用网系回收,则能省去着陆支腿,简化火箭结构,有效载荷大大增加,就能装更多人、货物和燃料。
而且,同样一套“绳子挂火箭”系统,既能回收大火箭,也能回收小火箭,灵活性很高。
这次模拟试验成功后,如不出意外,下一次我们就将看到长征十号的一级火箭上演全球首次“绳子挂火箭”的壮举了。
本报记者 屠晨昕