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應運而生

長征八號首飛成功,我國長征家族又增添了新成員,可喜可賀。

雖說是一款面向商業市場推出的火箭,但長征八號同時也肩負著一些重要使命,其中大家比較關注的,就是什麼時候可以實現火箭回收複用?

長征八號起飛

通常情況下,一次火箭發射的費用,大部分都集中在火箭製造上,推進劑等耗費只佔了很少一部分。如果能想辦法實現火箭主要韌體的快速回收和重複利用,就能大大節省成本。

SpaceX的獵鷹重型火箭,號稱“世界現役最強火箭”,運載能力是德爾塔IV的兩倍多,發射成本卻只有德爾塔IV的三分之一。

降低發射成本的秘訣之一,正是火箭的可回收複用。獵鷹系列火箭,憑藉著可回收技術,一經問世便深刻改變了國際商業航天發射市場的格局。

獵鷹重型火箭

比如獵鷹-9,第一級火箭新造成本大概3500萬美元,SpaceX對第一級火箭進行回收再利用,就可以節省一大筆錢。

下次再用前,只需要出幾百萬美元的維護保養費。

有人算了一筆賬,獵鷹-9的第一級火箭重複使用1次,且對回收後的維護保養費用進行合理控制,那麼第2次火箭發射報價可以打8折,依次計算到第8次,發射的報價可以打到5折。

由此可見,可回收火箭具有高競爭力的價格優勢。也因為這個原因,瞄準商業市場的長征八號,在設計之初,就把實現火箭芯一級與助推器的回收與複用作為首要目標。

據長征八號發射總指揮表示,目前準備在長征八號的改造型上進行可回收技術驗證,但需要攻克的難點不少,發動機的推力必須可以靈活調節。

難在哪裡?

我們知道,SpaceX的獵鷹-9實現火箭回收之前,攻克了兩個技術難點:

1、可以大範圍調節推力的發動機。

要確保火箭平穩下降回收,就必須讓發動機的推力可以靈活調節。

獵鷹-9梅林發動機在進行推力試驗

獵鷹-9火箭採用了梅林發動機,其重要的一項黑科技,就是推力向量技術。

推力向量指發動機產生的推力,無論是推力的大小還是方向,都可以靈活調節。

獵鷹9號一二級分離

當獵鷹火箭第一級重回大氣層,接近地面時,一級火箭的主發動機可以再次點火。此時發動機將產生略低於火箭重量的反向推力,讓火箭減速,最終垂直降落回收。

目前,長征八號的研發人員正在探索一種“收油門”技術,有望實現發動機的推力調節,計劃在長征八號改造型上驗證。

2、制導控制技術

除了可調的火箭發動機之外,回收的制導控制也很非常重要。

獵鷹-9火箭第一級回收

我們透過新聞能看到,獵鷹-9的海上回收平臺,其實就是面積不足5000平方米的臺子。

第一級火箭從距離地面近百公里的高度下來,尋找這麼一個小臺子並垂直降落,除了藉助火箭發動機的推力以及柵格翼的空氣動力之外,

獵鷹9號的柵格翼,回收時會張開,輔助調節姿態

還要使用多種感測器對箭體的角度、速度和位置進行精確測量,與預設路徑進行比對後,智慧控制系統將對箭體的方向、速度進行調整。

馬斯克曾形容獵鷹-9的回收,就像要在狂風中把一杆掃帚立在手掌中,不知道是不是有點誇張。不過,從SpaceX進行火箭回收試驗時的多次失敗經歷來看,要實現精準的垂直回收控制,難度確實大。

中國航天專家表示,長征八號也將採用垂直回收的方式。

透過此次嫦娥五號的探月任務,我們能看到中國航天在導航控制方面的強大能力。既然嫦娥五號探月都沒有問題,相信長征八號的回收控制系統也很快能實現。

總結

長征八號

長征八號的設計目標是追求“方便好用成本低”,按照目前的計劃,長征八號後期的年發射量可以達到20發以上,解決火箭主要韌體的回收再用難題是關鍵。

如果能長征八號能順利實現火箭回收複用,其價值遠不止商業場合的競爭,對縮短火箭發射週期、提高火箭發射效率,以及拓展太空探索能力,都有很大的借鑑價值。

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