穩穩地垂直落地!中國航天迎來大喜事:我們的火箭也能回收了
在中國下一代大型運載火箭被曝改換技術路線,向"重型獵鷹"靠攏之後,近日中國航天科技集團公司運載火箭研究院下屬的"航天智能技術創新中心"成功完成了一次火箭技術驗證試驗飛行,而試驗科目就是火箭垂直著陸的姿態調控。當然,實驗如預期般圓滿成功,酷似獵鷹九號芯一級火箭的試驗火箭穩穩落地,在外界看來這和成功打造中國般獵鷹九號似乎就只有一張窗戶紙的距離——然而,事實真的是如此么?
圖為本次航天科技進行著陸試驗的試驗火箭,注意箭體藍色環上的涵道進氣口。
首先,從公開的試驗火箭著陸過程和地面靜態展示的試驗火箭外形來看,該火箭並沒有使用液體或固體燃料的火箭發動機,而是使用了2台航模級的涵道風扇發動機/渦輪噴氣發動機,從嚴格角度上來說這件飛行器不能被稱為火箭。
但考慮到商業航天近年來以諸多平台發展了眾多的技術路線,本文姑且還將這件飛行器稱作"試驗火箭"。而據報道所稱這枚運載火箭首先驗證的是"定點著陸"技術,考驗的是火箭控制系統如何控制發動機推力和方向,調整火箭姿態以垂直降落云云……
圖為試車台上的梅林1D型火箭發動機。
但很明顯,無論是涵道風扇發動機還是渦輪噴氣發動機(即便不是航模級),獲取和控制它們工況的難度都完全無法和火箭發動機相比——以獵鷹九號使用的梅林1D發動機為例,其高達3000度以上的燃燒室溫度使得其預期壽命僅有27分鐘(連續),而成熟的軍用渦扇發動機壽命能達到7000小時以上,二者在推力、工況等各個指標上更是相差甚遠。
換句話說,用其它發動機代替火箭發動機來聲稱"掌握了定點著陸能力",實際上都是盜換概念。
圖為西科斯基Cypher涵道無人機,單涵道的垂直著陸早已不是什麼新聞。
即便再退一步,這個類似於"涵道航模"的試驗火箭在未搭載火箭發動機的前提下成功驗證了"定點著陸"技術,那麼應用了減速-定點著陸這一過程的國產運載火箭就能實現著陸回收復用么?答案依舊是否定的:"定點著陸"這一技術只在低空起效,而發射後的運載火箭可是要飛出大氣層,從高空再"砸"下來!
圖為獵鷹九號火箭的完整發射和回收流程,本次航天科技的著陸試驗只包括紅框內的部分。
簡單來說,獵鷹九號火箭,乃至於現行所有"垂直發射-垂直降落"的運載火箭要想成功回收,都有數個主要的技術難點要攻克:其一是大氣層外的姿態調控,確保尾部朝下;其二是發動機能不能夠在高空點火,這是它能否回收的關鍵;而最次,格柵翼和控制系統要能擋住發熱,並在高速氣流中起作用,只有三個難點都攻克,火箭才能成功回收。
圖為海上平台回收獵鷹九號火箭的失敗過程。
實際上,從獵鷹一號的頻頻失利到重型獵鷹的一鳴驚人,背後不僅有美國航天強大的積澱技術力在做後盾,更有好幾代人十年如一日般的努力。作為已經確立了新的方向,從零開始以SPACEX為目標奮力趕超的追趕者,中國航天自然亦有值得稱道的技術積累和獨特思路,但若外界不給相應的時間予以"潛心修鍊",而是妄自菲薄般地想要令其一步登天"出成績",那顯然是不切實際的想法。(利刃/TO)
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