我国重复使用火箭技术历史性突破
全球首创“网系回收”新方案

本刊记者 贾璇

7月10日12时15分,海南商业航天发射场烈焰腾空、轰鸣震海,长征十号乙运载火箭托举卫星精准奔赴预定轨道,圆满完成发射主任务。在一、二级火箭顺利分离约6分钟后,一子级精准调转姿态、制动减速,被海上柔性网系平稳捕获,成功回收。

火箭回收是世界尖端的航天技术,风险巨大、难度极高。本次任务一举创下两项纪录——我国首次大型运载火箭一子级可控回收和全球首次运载火箭海上网系回收,标志着我国重复使用航天运载技术完成历史性一跃。

7月10日12时15分,长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场发射升空。宿东|摄

独具特色的海上网系回收

“目前,世界上绝大多数重复使用火箭采用着陆腿回收方案。长征十号乙运载火箭结合箭体规模大和我国地面基建能力强的优势,提出箭地协同、简化箭上的思路,设计了网系回收方案。”中国航天科技集团陈牧野说,这一方案提高了火箭结构效率,降低了发动机和箭体调控难度。

火箭重复使用技术有伞降、水平、垂直回收等尝试。网系回收属于垂直起降回收的一种,但独具特色。

它是一种新型箭地协同的火箭回收模式,通过箭与船的高度协同,可提高回收过程中捕获、缓冲的成功率,让返回的火箭不靠“腿”站立,而是直接飞进一张大网里,被温柔地“抱”住。

这种创新的回收方式相比当前其他方案,对火箭的着陆指标更为友好。研制团队相关负责人介绍:一是有助于简化箭上结构,火箭无须配备复杂的着陆腿,从而减轻箭体重量,增加运载能力和效益;二是对火箭落点偏差的适应能力强,可通过网系的协同来“放大”捕获窗口;三是网系回收系统可以通过系列化设计,适应不同规模火箭的回收需求。

“网系回收并不简单,难点同样突出。” 陈牧野说,网系回收不仅需要火箭进行调整,更需要箭与船在动态中实现高精准的协同匹配,相当于两个拥有各自六自由度运动的物体,在海浪扰动下完成高动态“对接”。整个过程,海上精确定位、发动机适应性、推进剂管理、力热环境、网系装置的可靠性……每一项都极具挑战。

具体可分为四大流程:归航、入网、捕获、稳固。

归航:一子级在经历上升段飞行、级间分离后,开启返程,向预定落点飞行。此时,回收船在预定海域待命。在接近网系前,火箭再次启动发动机减速,火箭通过导航与定位装置获取相对网系位置,传递给箭上控制系统,控制火箭向网系中心点飞行。

入网:火箭到达网系上空后持续减速,地面网系装置通过滑车驱动绳索对箭体进行接驳。火箭和地面网系回收装置分别调整姿态和速度,两者协同配合,实现火箭精准入网。

捕获:火箭进入网系后,箭上挂索机构提前展开,当绳索与火箭运动到位后,挂索机构与绳索接触,箭体缓慢下降并被精准捕获。

稳固:捕获后,回收系统进一步固定箭体。首先,辅助稳固绳索从四周对箭体进行初步固定;之后,自动锁紧平台移动至箭体下方,完成抱夹锁紧支撑。至此,火箭被完全稳固。

为商业航天按下 “加速键”

本次全球首次海上网系回收、我国首次大型火箭一级可控回收任务的圆满落地。这不仅是一次单项航天技术的跨越式突破,更承载着重要的技术引领、产业赋能与战略支撑价值。

在产业发展层面,海上网系回收技术的成熟落地,为商业航天降本增效、规模化发展按下“加速键”。

长久以来,运载火箭一次性使用的模式,会造成资源浪费,也推高了航天发射门槛,成为制约商业航天高频次、常态化发展的核心瓶颈。

长征十号乙运载火箭依托可重复使用设计与网系低损耗回收优势,实现火箭一子级核心结构、动力部件的多次循环复用,大幅缩减箭体生产周期、减少原材料消耗,有效摊薄单次发射成本。

凭借大运力、高适配的硬核优势,火箭可全方位支撑低轨卫星组网、商业遥感观测、太空科学实验等多元化商业任务,推动国内航天产业从传统的定制化单次任务发射,向标准化、常态化、产业化运营转型,加速构建低成本、高频次、规模化的商业航天全新生态。

此次任务还进一步补齐短板、完善体系,构筑起我国海上航天发射回收一体化保障新格局。

依托海南商业航天发射场常态化发射能力、“领航者”号回收船专业化海上作业能力,叠加可回收火箭技术的成熟落地,我国正式形成“陆上精准发射、海上柔性回收、箭船高效协同、火箭循环复用”的全链条运载保障体系。

据研制团队透露,长征十号乙运载火箭的技术迭代仍在持续推进。后续团队将不断优化火箭飞行与复用性能,细化完善检测、维修、再发射的全流程标准化体系,计划在2026年底完成一子级复用飞行验证试验,全方位考核火箭多次重复使用的可靠性、稳定性与安全性。


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