回收难,难于上青天运载火箭回收技术坎坷前行

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翻新时间：2023-08-21

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回收难,难于上青天运载火箭回收技术坎坷前行

两次失败

结果，在送走“龙”飞船后，火箭的第一级虽然垂直降落在预先准备的海上浮动回收平台上，但是没能软着陆，火箭以大约45 ?角一头撞上海上浮动回收平台并发生剧烈爆炸，造成平台部分辅助设施损毁。据悉，主要的原因是火箭液压油不足，从而导致其4个稳定栅格翼无法有效发挥作用。

不过由于海上天气特别恶劣，掀起的海浪有3层楼高，海上浮动回收平台无法在这样的天气条件下工作，而且该平台的4台发动机中也只有3台工作，因而导致平台无法固定，为此取消了在海上浮动回收平台的软着陆试验，改为在海上软着陆。原以为由于风太大，即使在海上软着陆，成功率也不到1%，但没想到却取得了成功。火箭第一级在大西洋海面成功实现软着陆，着陆精度在10米以内，第一级以完美的状态垂直入海。充分表明在天气状况好的情况下，火箭第一级完全有能力在海上浮动回收平台上实现软着陆。

这次回收试验汲取了首次测试失败的经验教训，在“猎鹰”9火箭的推进器中多加了50%的液压油量，以确保火箭在返回地球时能够拥有足够的使用余量。本来很有机会回收成功的，可是输给了大风。之所以要在大风条件下发射，是因为此前发射已因技术和天气原因推迟了2次，如果再推迟，由于月球的位置关系，“深空气候观测台”卫星的发射窗口要等到2月20日之后才有。

不过，太空探索今年有17次火箭发射计划，将有足够多的机会尝试火箭回收。

四种方案

要实现运载火箭的可重复使用，回收技术是关键。据权威专家介绍，目前火箭回收技术有4种方案：第一种是降落伞垂直下降方案，即在火箭分离后先进行空中制动变轨进入返回地球大气层的返回轨道，接着在低空采用降落伞减速，最后打开气囊或用缓冲发动机着陆。美国航天飞机是目前世界上唯一实现可回收的航天运输器，并能部分重复使用。它的助推器相当于运载火箭的第一级，它在分离后飞行速度不大，所以没进行空中变轨制动，回收采用降落伞垂直下降方案。

“猎鹰”9这两次的实验采用的是第二种方案，即动力反推垂直下降，其空中变轨制动同第一种，但在低空采用发动机反推减速，以垂直下降方式降落地面。第三种是无动力滑翔飞行水平降落方案，即箭体采用翼式飞行体，在变轨制动后，火箭依靠翼身的气动力滑翔飞行，像飞机一样水平降落返回地面。航天飞机的轨道器相当于运载火箭第二级，飞行速度较大，在返回地球大气层之前进行了变轨制动来降低飞行速度并改变飞行方向，航天飞机轨道器是翼式飞行体，回收采用无动力滑翔飞行水平降落方案，它能像飞机一样水平滑翔降落于预定回收地点的机场跑道上。第四种是有动力滑翔水平降落方案，即箭体采用装有涡喷发动机的翼式飞行体，在返回地面过程中启动涡喷发动机进行巡航机动飞行，可实现更大范围的回收区选择。

第一种和第三种回收技术在航天飞机上都得到了很好的验证，太空探索公司最初也尝试过使用降落伞。2010年首次发射“猎鹰”9火箭时，曾配备了降落伞以减缓第一级落入海洋时的速度，但第一级火箭没能挺过再入大气层时遭遇的空气阻力。但实际上，第二种回收技术，在此之前也有先例。

早在20世纪90年代，美国麦道公司就开始用“三角快帆”（又叫“德尔他快帆”）飞行器试验动力反推垂直下降技术。“三角快帆”是世界上第1个以火箭发动机为动力、垂直起降的完全重复使用运载器。它进行了4次飞行试验，最大飞行高度3 155米，然后像直升机一样，用4台小发动机反推减速，最终达到平稳着陆的目的。由于在第4次飞行试验中“三角快帆”被烧毁，使该计划提前结束。不过，“三角快帆”的垂直起降试验仍然部分验证了火箭采用动力反推垂直下降技术的可行性。

三大技术

失败，在航天领域的探索过程中，是比成功更常见的词汇。想当年，马斯科刚开始试射“猎鹰”1火箭时曾连续3次发射失败，导致很多人都怀疑民营航天公司的能力，但他还是坚定不移，结果第4次发射获得了成功。不怕失败，是一种科学探索精神。

但在尝试成功的探索中，光不怕是不够的，还要有智慧。对于回收，太空探索公司并不是今年才开始尝试的，大家或许都听说过“蚱蜢”火箭。它进行过大量的火箭动力反推垂直下降试验，其第一次回收时的飞行高度为73米，成功着陆。此后回收时的飞行高度逐步增加，直至744米，都回收成功。