這是一個令人振奮的消息!不久的未來,我國也將掌握可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭技術(shù)。
解放日報(bào)·上觀新聞記者從中國航天科技集團(tuán)上海航天技術(shù)研究院獲悉,該院正在全力研制可重復(fù)使用的航天運(yùn)載器,經(jīng)前期論證,已經(jīng)明確了未來發(fā)展“路線圖”,目前正在按計(jì)劃逐步推進(jìn)。
由進(jìn)入空間能力發(fā)展至天地往返重復(fù)使用進(jìn)出空間的能力,是航天大國向航天強(qiáng)國邁進(jìn)的重要標(biāo)志。而隨著商業(yè)航天的發(fā)展,如何進(jìn)一步提高火箭運(yùn)載能力,降低發(fā)射成本,是商業(yè)航天必須要面對的問題。美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的橫空出世,給全世界耳目一新的感覺。隨著SpaceX公司獵鷹九號火箭數(shù)次實(shí)現(xiàn)回收,并將回收的一級火箭再次使用,業(yè)界驚呼,廉價商業(yè)航天的時代已經(jīng)走來。
“其實(shí)早在2003年,上海航天就將視線投向重復(fù)使用運(yùn)載器,并開展了專項(xiàng)課題預(yù)先研究。”上海航天技術(shù)研究院805所專家徐大富在接受解放日報(bào)·上觀新聞記者專訪時透露,“經(jīng)過前期多輪論證迭代優(yōu)化,我們已經(jīng)逐步明確了需要突破的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn),而且確定了兩步走的發(fā)展戰(zhàn)略。”
重復(fù)使用運(yùn)載火箭子級垂直降落示意圖。
作為我國運(yùn)載火箭的總體研制單位之一,50多年來,上海航天技術(shù)研究院成功抓總發(fā)射火箭90余發(fā),參與研制的火箭超過100枚,其中既有集全國之力、突破薄弱工業(yè)基礎(chǔ)的風(fēng)暴一號,也有數(shù)十年擔(dān)綱主力、發(fā)射了100多顆衛(wèi)星的現(xiàn)役運(yùn)載火箭長征四號系列、長征二號丁,還有轉(zhuǎn)型升級的新一代運(yùn)載火箭長征六號,歷經(jīng)了中國航天事業(yè)發(fā)展中的多次重大考驗(yàn),保證了多項(xiàng)國家重大專項(xiàng)工程的順利實(shí)施,以優(yōu)異成績證明了國家1969年以來在上海布局運(yùn)載火箭事業(yè)這一重大決策的正確性和重大戰(zhàn)略意義。
正是始終堅(jiān)持創(chuàng)新的追求,支撐上海航天技術(shù)研究院運(yùn)載研制團(tuán)隊(duì)不斷進(jìn)步,也是這種理念,推動上海航天向重復(fù)使用運(yùn)載器發(fā)起進(jìn)攻。航天運(yùn)載器的重復(fù)利用,一直是世界航天強(qiáng)國著力突破的技術(shù)難題。一旦可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用,不但可以降低航天運(yùn)輸成本,還能大大縮短航天發(fā)射周期,更好地滿足日益強(qiáng)勁的航天發(fā)射需求。
2011年,上海航天決定采用垂直起降重復(fù)使用運(yùn)載器的方案,這在國內(nèi)屬于首創(chuàng)。徐大富向解放日報(bào)·上觀新聞記者詳細(xì)闡述了“兩步走”的戰(zhàn)略目標(biāo)?;诤教旒夹g(shù)基礎(chǔ)和整體研究規(guī)劃, 第一步,將先在現(xiàn)役火箭上進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)搭載試驗(yàn),既對部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行先期驗(yàn)證,又可解決當(dāng)前比較迫切的運(yùn)載火箭殘骸的落區(qū)安全問題。據(jù)透露, 上海航天技術(shù)研究院計(jì)劃在2019年利用長征四號乙火箭驗(yàn)證一子級柵格舵控制落區(qū)的技術(shù),預(yù)計(jì)可將火箭殘骸散落范圍縮小至現(xiàn)在的15%。此后, 2020年在長征六號上驗(yàn)證箭體垂直回收技術(shù),通過飛行試驗(yàn)確保精確返回飛行控制與安全著陸技術(shù)的可靠性。
垂直起降方案示意圖。
“我們研制的垂直起降火箭目前考慮主要是一子級復(fù)用,除了降低火箭發(fā)射成本以外,可以發(fā)揮重復(fù)使用運(yùn)載器響應(yīng)速度快、回轉(zhuǎn)復(fù)用周期短、高可靠等優(yōu)勢,并將重復(fù)使用運(yùn)載的部分先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)役火箭,實(shí)現(xiàn)航天運(yùn)輸系統(tǒng)的升級?!毙齑蟾徽f,簡言之,第一步既解決現(xiàn)役火箭的落區(qū)安全問題,又將驗(yàn)證箭體回收的關(guān)鍵技術(shù)。
第二步,上海航天團(tuán)隊(duì)將研制全新的甲烷動力重復(fù)使用運(yùn)載器,進(jìn)行大系統(tǒng)全流程飛行試驗(yàn),全面驗(yàn)證子級回收與檢測維護(hù)復(fù)用的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)徐大富透露,與航天飛機(jī)的帶翼外形、水平返回方案不同, 目前上海航天技術(shù)研究院重復(fù)運(yùn)載器方案首選火箭外形、液氧甲烷發(fā)動機(jī)為動力的垂直起降方案,重復(fù)使用次數(shù)超過20次,將使我國目前火箭運(yùn)載成本降低30%以上。
一子級垂直降落示意圖。
對于研制上百發(fā)一次性火箭的上海航天技術(shù)研究院而言,垂直起降火箭具有一脈相承的繼承性。即便如此,其研發(fā)難度也不可小覷。
目前,垂直起降火箭尚處于方案論證與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)階段,工程化應(yīng)用將在“十五五”以后。
垂直起降火箭轉(zhuǎn)工程階段,還要進(jìn)一步突破總體一體化設(shè)計(jì)及優(yōu)化、精確返回與安全著陸控制、可重復(fù)使用的液氧甲烷發(fā)動機(jī)和返場無拆卸快速檢測與維護(hù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),既保證技術(shù)先進(jìn),又要兼顧經(jīng)濟(jì)性與可靠性。“關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)都圍繞著這些目標(biāo)展開,研發(fā)周期會較長,但是在明確的目標(biāo)支持下,會選擇更為安全穩(wěn)妥、成功率更高的方式進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證和工程實(shí)用化?!毙齑蟾槐硎尽㈠K
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