维科技:中国火箭可回收获突破 中美还有多大差距(下)

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中国近日完成了对火箭残骸的精准控制回收,成为继美国之后第二个掌握这项技术的国家。虽然这次的火箭残骸回收成功并不意味着中国已完全掌握火箭可回收技术,但这一次的成功,已经让中国官方在火箭可回收的路上收获了第一次的成功。美国在火箭回收领域不断突破,以SpaceX为代表的多家美国私人太空企业,正在改写着人类探索外太空的常规历史。太空探索向来是国家层面主导的行为,在中国,新型可回收火箭将在“长征八号”的基础上研制而成,最早于2020年首飞,在其服役后,可回收火箭技术也将不再被美国一家垄断。与此同时,中国的一些商业航天技术初创公司亦正在大胆地与美国SpaceX等公司竞争,并不断取得突破。

dwnews.com

2018年2月6日,在猎鹰9号基础上改进而成的世界上现役最强大重型运载火箭——猎鹰重型火箭发射成功。那一次的发射,不仅将SpaceX总裁马斯克名下的红色特斯拉跑车成功送入了太空,且成功回收了助推火箭,引发全球关注。

“猎鹰重型”火箭的可重复使用能力是其最大亮点,与火箭上面级分离后,3枚一级火箭将按计划执行回收程序返回地球。

作为可回收式火箭,“猎鹰重型”火箭的首发成功,意味着把昂贵且沉重的人造卫星直接送入某些特定高度的轨道有了另一个低价方案的可能。理论上,火箭第一级推进器可重复使用1,000次,太空加油飞船重复使用100次。

奥巴马(Barack Obama)政府时期,宣布了新的航天计划,提出砍掉由前任总统布什(George Bush)推出的旨在重返月球的“星座计划”,将深空探测推进到载人飞往小行星继而登陆火星的新领域。

2017年,新上台的特朗普政府批准重组美国国家太空委员会,重返月球被提上了日程。在土星 5 号退役已久、SLS 尚未入役之际,“猎鹰重型”无疑是执行重返月球这一任务的“最佳选择”。

对于停滞不前的美国航天业而言,“猎鹰重型”火箭的成功发射意味着在5架航天飞机退役后,美国人终于又一次有了将宇航员带入太空的能力,无需再依赖俄罗斯飞船,看俄罗斯的脸色。

除了SpaceX的Grasshopper(验证对象:Falcon-9)之外,将于近期进行第一跳的Starhopper(验证对象:Starship) 以及蓝色起源的Charon与Goddard,也都卯足了劲力争在最短时间、最小投入下进行火箭回收技术快速验证迭代,积累试验数据并加快其成熟。

从SpaceX的接连失败,到SpaceX“猎鹰重型”火箭成功海上着陆,以SpaceX为代表的多家美国私人太空企业,正在改写着人类探索外太空的常规历史。

2019年6月25日,SpaceX“猎鹰”重型火箭首次在夜间发射,这是SpaceX有史以来最具特色的发射之一。(VCG)

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2011年,马斯克在美国全国新闻俱乐部上首次宣布研发重型猎鹰火箭的计划时,绝大多数人都视其为“疯言疯语”。(VCG)

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中国可回收火箭的研制发射工作正在不断推进之中。(VCG)

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2019年4月18日,中国首家从事运载火箭研制的商业航天创业公司翎客航天的可重复使用火箭RLV-T5测试发射前,工程师们在安装有效载荷整流罩。(Reuters)

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美国总统特朗普签署太空新指令,誓言重返月球后,太空竞赛再成热门话题。

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中美差距在缩小

在太空赛跑中,中国出发时间晚了西方一个世纪。美国、苏联早在上世纪就已开展载人航天工程,并各自独立完成了空间站的建设。现在,中国是世界上第三个实现载人航天的国家。

在2018年4月24日举行的中国航天大会上,龙乐豪院士所做的报告中透露了中国新型可回收火箭的进展情况。该型运载火箭在“长征八号”的基础上研制而成,采用子级整体垂直反推回收方式,类似于美国“猎鹰”系列运载火箭,可实现火箭部件的再利用。

“长征八号”火箭采用回收技术之后,其发射报价将进一步降低,有利于争夺国际商业卫星发射市场份额。采用回收技术的“长征八号”火箭预计最早于2020年首飞,在其服役后,可回收火箭技术也将不再被美国一家垄断

实际上,中国的商业航天技术初创公司亦正在大胆地与美国SpaceX等公司竞争,《华尔街日报》曾刊文感叹中国民营航天的发展速度,称数年前没人能想象中国民营企业可以做成的事,悄然间它们已经取得巨大进步。

2014年初翎客航天成立,成为中国首家从事运载火箭研制的商业航天创业公司。

2015年,被业界人士称为“中国民营航天元年”,就在那一年,北京九天微星科技发展有限公司、蓝箭航天空间科技股份有限公司、北京零壹空间科技有限公司等纷纷成立,形成了民营航天发展的热潮。

可回收火箭在正式发射任务前,需要进行不同高度、不同速度、不同环境下的飞行及回收试验,在难度递增的同时,对全箭各系统能否正常工作,可提供最直接有效的验证。

从公开报道来看,翎客航天专注于可重复发射与液体火箭发动机技术,继2018年1月实现RLV-T3型火箭低空回收及平移、2019年1月实现RLV-T5型火箭悬停飞行试验后,2019年3月27日,在位于山东龙口的火箭回收试验场,该公司成功完成了公里级可回收火箭首次自由状态下的低空飞行回收试验。

这家中国商业航天创业公司于2015年6月最早启动可回收火箭的研制,并开展了数百次地面试验和飞行试验,根据其规划的火箭垂直起降回收技术迭代路径,2018年3月正式启动的工程代号为RLV-T5型火箭设计初衷即是实现火箭“公里级”的回收技术验证。

看似短短的一公里,对于中国的火箭回收却有着里程牌式的意义

因为在整个验证过程中需要进行多台发动机并联点火、空中悬停等多项关键技术验证,才能实现一公里的飞行并返回。

引发过全球关注的SpaceX的Falcon-9 V1.1回收之前也通过Grasshopper系列(俗称“蚱蜢火箭”)进行了多次回收技术验证试验,其最后公开的飞行高度数据也正是1公里,然后才在其后不久的入轨发射任务中进行一子级火箭回收尝试,于2015年12月在地面着陆场首次成功回收。

除了RLV-T5型火箭,翎客航天目前已启动亚轨道可回收火箭(工程代号RLV-T6型)的研制工作,预计最快于2019年年底完成全箭总装工作并公开亮相。

亚轨道可回收火箭面向科研、军用、商用领域提供灵活可靠的发射服务,可将传统的亚轨道固体探空火箭发射成本降低至五分之一以下,未来火箭回收技术成熟后,还将进一步开拓太空旅游等新兴市场需求。

中美两国之间的太空探索差距在日渐缩小,虽然美国目前和不少国家都有太空合作项目,但是中美两国的太空合作却迟迟未能开展。 

美国国家安全战略将中国界定为“修正主义者”,很多人都在炒作中美对抗,不少人认为中国会通过合作来窃取美国的太空技术,以提高本国的能力,在此论调下,美国即曾于2011年选择立法禁止NASA和中国合作。

自从美国总统特朗普(Donald Trump)签署太空新指令,誓言重返月球后,太空竞赛再成热门话题。但实际上NASA的预算并未得到明显增加,长远而言,若资金水平不变,那么美国所称的重返月球则只能是一句空话。

在中国空间站取代国际空间站后,是否“放下身段”寻求与中国的合作,成为保守的NASA面临的一个难题。而“猎鹰重型”火箭的成功发射,中国在可回收火箭领域的发力为未来的外太空博弈亦提供了更多想像空间。

实际上,哪怕是在冷战时期,美国都并末完全禁止和苏联的合作。太空很大,完全容得下中美。

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撰写:刘言

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