中国商业可复用火箭技术获新突破
南宁晚报
朱雀三号试验箭腾空而起。 (央视)
朱雀三号试验箭发射瞬间。 (央视)
■深度我国商业火箭发展一步一个脚印
今年8月6日是中国航天史上一个重要日子——当天14时42分,我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭,成功将千帆极轨01组卫星发射升空,中国低轨卫星互联网开启大规模组网。千帆星座计划通过15000颗卫星向全球用户提供低延时、高速率及高可靠性的宽带卫星互联网服务。
据悉,千帆星座只是中国目前规划的超万星的巨型星座之一。已经向国际电联(ITU)申请的巨型星座还有星网和蓝箭鸿鹄星座。在国际上,美国的太空技术探索公司(SpaceX)的星链系统发射高度依赖猎鹰九号的重复使用,花了5年多时间到目前发射了6000多颗星。那么,中国有能力在短时间内完成数万颗卫星的发射吗?答案在于火箭的复用,即可回收火箭。
9月11日午间,我国自主研发的朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直起降回收试验箭,在酒泉卫星发射中心完成10公里级垂直起降返回飞行试验,标志着我国商业航天在可重复使用运载火箭技术上取得突破,为将来实现大运力、低成本、高频次、可重复使用的航天发射迈出关键一步。
期待朱雀三号未来首飞
本次任务是国内首次实现垂直起降返回火箭空中二次点火、跨音速大动压环境下“栅格舵-冷气姿控-发动机”联合制导控制,以及高空风实时风修技术工程化应用等技术验证。试验经历“上升—发动机关机—无动力滑行—发动机空中二次起动—软着陆”过程,各项指标均满足预期设计。
蓝箭航天专家介绍,该试验箭为单级液氧甲烷火箭,箭体直径3.35米,长度18.3米,起飞质量约68吨,起飞推力800千牛,装配3组着陆缓冲支腿,新增4片栅格舵系统,采用与朱雀三号火箭一致的高强度不锈钢箭体结构;搭载一台已实现连续入轨飞行验证、与朱雀三号火箭同型的80吨级天鹊-12(TQ-12)改进型液氧甲烷发动机。本次任务的试验箭是以全尺寸发动机构建的工程样机,作为蓝箭航天重复使用火箭工程研制的重要一环,为朱雀三号未来的首飞及回收奠定了基础。
可回收运载火箭的更优选择
据了解,朱雀三号一子级设计复用次数不少于20次,一次性使用任务的低轨运载能力可达21.3吨,航区回收任务为18.3吨,可支撑中国卫星互联网组网的高密度发射、大型通信卫星GTO轨道发射以及各型飞船发射的任务需求。
蓝箭航天是中国成立较早的商业航天企业。去年7月,该公司自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭发射成功,这也是全球首款成功入轨飞行的液氧甲烷火箭,标志着中国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得重大突破。液体火箭具备比冲高、推力可调、可多次启动等优点,是可回收运载火箭的更优选择。实现运载火箭的可回收,是国内外商业航天降低运载成本的必经之路。 综合新华社、央视报道
加速可回收火箭“落地”
卫星的大规模发射、降本,将主要依靠火箭一箭多星、可回收技术的使用。目前,中国商业火箭企业正在致力于加速可回收火箭“落地”。
今年6月23日,航天科技八院抓总研制的可重复使用运载火箭在酒泉完成了国内首次10公里级垂直起降飞行试验,3.8米箭体直径、140吨起飞质量均创中国可回收火箭记录。值得一提的是,此次试验采用了民企九州云箭研制的三台深度变推液氧甲烷“龙云”发动机。
除蓝箭航天外,国内商业航天企业如星际荣耀已经分别完成了双曲线二号可复用验证火箭的第一、二次垂直起降飞行。去年12月,星际荣耀双曲线二号可重复使用验证火箭第二次飞行试验中,飞行试验飞行高度为343.12米,飞行时间63.15秒。
第三个进入公众视野、研制可回收火箭的公司是深蓝航天。2021年7月23日,深蓝航天星云-M试验箭在陕西铜川试验基地完成了首次垂直起降自由飞行,高度10米,实现了液氧煤油可回收火箭零的突破。同年10月13日,星云-M又完成了完成百米级试飞。2022年5月6日,同一枚火箭三度发射,圆满完成公里级试飞和回收,创下当时国内可回收火箭高度记录。深蓝航天目前的重点已转到了3.35米直径的星云一号。星云一号全尺寸一子级高空和百公里级回收即将展开。今年年底,星云一号将在海南商业发射场进行轨道首飞,从而
成为中国第一枚轨道级可回收火箭。
低成本火箭发射不是梦
事实上,规划有可回收火箭的公司不止以上几家,还有天兵科技、东方空间、空天引擎、箭元科技等也在摩拳擦掌,加入“回收火箭俱乐部”。强大的国企和众多民企同场竞争的结果是,中国在可回收火箭的发展上更接近完全竞争市场,事实上,由于中国强大的产业链优势,专业分工更细、市场更开放、生态也更强大,中国火箭研制已经形成了不同于SpaceX垂直整合的模式,通过优化配置,做到比SpaceX更低的发射成本不是梦想。
中国进入可回收火箭领域,将是继猎鹰九号实现火箭复用后世界航天发展一个新的里程碑,也许会成为大规模太空开发的重要开端。分析认为,今后四五年将精彩纷呈,中国的三大巨型星座后期巨大的发射量必然要依靠可回收火箭来完成。中国商业航天有机会超越SpaceX吗?我们将拭目以待。
综合《科技日报》、央视报道