「獵鷹」-9兩日雙發，可重複使用技術愈發成熟（下）

（三）「火神」運載火箭

「火神」是美國聯合發射聯盟2015年提出的用於替代美空軍現役主力火箭「德爾它」-4 和「宇宙神」-5的新型號，其第一級主發動機等關鍵部件可回收重複使用。該火箭目標是實現年發射10～20 次，單次發射價格低於1 億美元，地球同步轉移軌道運載能力11噸，未來配備新型低溫上面級後，運載能力將超過「德爾它」-4H大型火箭。

「火神」是捆綁固體助推器的兩級液體火箭，一級採用直徑5米貯箱和2 台海平面推力247.5 噸的BE-4 液氧/甲烷發動機（或AR-1 液氧/煤油發動機），上面級採用改進的RL-10 氫氧發動機或BE-3U 液氧/甲烷發動機，最多可捆綁6 台固體火箭助推器，整流罩直徑4米或5米。該型號採用「敏感模塊自主返回技術」（SMART）實現第一級主發動機回收，其技術方案是，火箭一級完成預定飛行任務與上面級分離後，一級主發動機系統和貯箱脫離，隨後利用自身攜帶的充氣式熱防護罩以高超聲速再入大氣層，到達一定高度後展開翼傘減緩下降速度，最終由直升機在空中抓取並實現回收，此後經過檢測和維修可再次使用。按計劃，「火神」在確定發動機選用方案之後，於2019 年前進行首次試驗飛行。

「火神」火箭主發動機回收過程

（四）「艾德琳」重複使用火箭助推器

歐洲空客防務與航天公司2015 年6 月公布了「艾德琳」研製計劃。「艾德琳」將採用有動力飛行方式回收一級主發動機和箭上航天電子系統等關鍵部件，並使回收的系統重複使用10～20次。該公司希望2025～2030 年將「艾德琳」用於歐洲航天局正在研製的新一代運載火箭「阿里安」-6，以降低發射成本20%～30%。「艾德琳」由火箭發動機艙與火箭主發動機、航天電子系統艙、航空動力系統等組成，呈兩側帶機翼的圓柱體結構，作為運載火箭第一級整體的一部分對接在第一級貯箱尾部，圓柱兩側的機翼上各裝有一台渦槳發動機，機翼內可攜帶2噸航空燃料。執行發射任務時，運載火箭一、二級分離後，「艾德琳」攜帶火箭一級主發動機和電子系統與貯箱分離，下降過程中通過姿態調整進入返回段，再入大氣層後拋掉渦槳前端的隔熱罩，在適當高度啟動渦槳發動機。此時「艾德琳」類似一架無人機，利用渦槳進行有動力航空飛行，並由導航系統引導飛回發射場，水平著陸。歐洲空客防務與航天公司早在2010年就開始了相關技術研製，計劃2025年進行原型機的首次試飛。

「艾德琳」重複使用火箭助推器回收過程

（五）「普羅米修斯」可重複使用發動機

歐洲空客賽峰集團與法國國家空間研究中心（CNES）正在聯合開展「普羅米修斯」可重複使用發動機研製項目，旨在評估研製低成本可重複使用火箭發動機的可行性。其目標是研製一種推力1000千牛、可重複使用至少5次的液氧/甲烷發動機；研製成本僅100萬歐元（約合110萬美元），是「阿里安」-6火箭主發動機「火神」-2.1發動機的1/10。目前該項目已納入歐洲空間局（ESA）的「未來發射器預備項目」（FLPP），並於2017年6月與ESA簽訂正式研製合同，預計將於2020年進行發動機點火試車，但尚未確定會用在哪種火箭上。

「普羅米修斯」可重複使用發動機

可重複使用運載火箭探索了新的可重複使用運載器技術途徑，但回收後的火箭仍需維護與測試資金，目前還沒有相關數據說明此部分的花費金額。據研究報告顯示，考慮重複使用運載器的維護、試驗、鑒定等成本後，其總發射成本與發射頻率密切相關，當每年發射80次以上時，重複使用運載器的成本與一次性使用運載器的成本相比具有較為明顯的優勢。同時為了實現火箭重複使用，需要對其進行改裝並預留推進劑，從而增加了火箭質量，對運載能力造成損失。如何平衡運載能力損失導致的「成本增加」與重複使用帶來的「成本降低」之間的問題，還有待進一步觀察驗證。（中國航天系統科學與研究院 劉博）

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