本月上旬，一枚長征三號乙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，將一枚北斗三號GEO-02星送入預(yù)定地球靜止軌道，該星是北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)倒數(shù)第二顆組網(wǎng)衛(wèi)星。除了北斗工程即將大功告成的喜訊，托舉衛(wèi)星飛天的長征三號乙火箭也給我們帶來了驚喜。
北斗三號GEO-02星
長征三號乙是長征三號甲系列火箭最強(qiáng)運(yùn)力型號，該火箭箭長56.326米，芯級直徑3.35米，最大起飛重量458.91噸，能將5.5噸有效載荷送入距離地球約3.6萬公里的地球同步軌道。長三乙火箭雖然首飛于二十二年前，但是運(yùn)力仍然強(qiáng)于印度最強(qiáng)火箭GSLV-mak3型。
長征三號乙此次發(fā)射與以往有明顯不同，起飛級四枚助推器中有一枚涂裝與眾不同：
發(fā)射北斗三號GEO-02星的長征三號乙
當(dāng)時有不少人猜測這枚助推器要進(jìn)行翼傘定點(diǎn)回收試驗，近日，關(guān)于這枚助推器的落地視頻現(xiàn)身網(wǎng)絡(luò)，視頻中只見一位操著濃重地方口音的老大爺對著火箭助推器點(diǎn)評道：嗯看，好大一個，這個有點(diǎn)結(jié)實，一般車子要是翻下去肯定翻得稀巴爛，這個從那么高的地方摔下來，這個家伙真的有點(diǎn)結(jié)實。
墜落的長征三號乙助推器殘骸
老大爺話糙理不糙，長征三號乙四枚助推器一般會在距離地面約5萬米左右高空與芯一級火箭分離，然后再入，下墜速度最高可達(dá)3倍音速。以往墜落地面的火箭助推器大多是支離破碎的形態(tài)，然而這枚助推器不僅沒有支離破碎，整體結(jié)構(gòu)也是完整的，經(jīng)官方證實這枚助推器確實進(jìn)行了傘降落區(qū)控制搭載試驗。
以往墜落的長三乙助推器殘骸
助推器在5萬米高空分離后，飛行軌跡難以掌控，且以30公里高度為分界線，30公里以上助推器下墜重力影響大于氣動力，速度越來越快，進(jìn)入30公里以下稠密大氣，氣動力影響大于重力，速度開始呈現(xiàn)遞減態(tài)勢，此時也給翼傘控制回收創(chuàng)造了速度條件。
助推器分離
實際上，早在兩年前另一枚長征三號乙運(yùn)載火箭就先期在助推器中加裝了傘降測控終端，用于驗證測控終端能否正常工作，并通過搭載試驗獲取翼傘開傘最佳高度、位置等參數(shù)。
助推器歸航空投試驗
傘降回收目的是縮小火箭落區(qū)，對比以往火箭落區(qū)可縮小至1%，由此產(chǎn)生的社會效益十分顯著，群眾不再需要適應(yīng)火箭發(fā)射任務(wù)而進(jìn)行大范圍動員疏散，只需小規(guī)模疏散即可。
翼傘回收測試示意圖
翼傘回收測試不免讓人聯(lián)想到運(yùn)載火箭的回收復(fù)用，不必諱言我們的最終目標(biāo)就是火箭回收復(fù)用。
航天器回收復(fù)用有很多方案，例如SpaceX公司獵鷹-9號的垂直降落回收，以及傘降回收、水平起降回收等，那么我們最終會選擇哪一方案呢？對于真正的大國而言從來不需要做選擇題。
重型獵鷹火箭助推器回收
實際上我們已經(jīng)制定了航天器回收復(fù)用三步走規(guī)劃，在一系列規(guī)劃中獵鷹-9號類型的垂直回收復(fù)用只是目標(biāo)之一。
三步走規(guī)劃第一步，解決現(xiàn)役有毒燃料火箭落區(qū)安全問題，此次長征三號乙火箭助推器傘降回收就是一次任務(wù)實踐。
在此之前的去年，我們曾先后兩次分別在長征二號丙與長征四號乙兩型運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)中加裝了芯一級柵格舵，成功實現(xiàn)了火箭殘骸的定點(diǎn)墜落，在有效解決火箭落區(qū)問題的同時，也為新型運(yùn)載火箭回收復(fù)用提供了技術(shù)支撐。
長征四號乙芯一級展開柵格舵
三步走規(guī)劃第二步，就是實現(xiàn)運(yùn)載火箭回收復(fù)用，我們選擇傘降回收與垂直回收兩條路線齊頭并進(jìn)策略。
長征三號乙此次傘降試驗只是縮小了助推器降落落區(qū)，但是發(fā)動機(jī)等關(guān)鍵部件變形很大，無法重復(fù)使用，加上有毒燃料火箭發(fā)動機(jī)本身也不具備復(fù)用條件。下一步我們將在其他型號火箭上應(yīng)用緩沖氣囊技術(shù)，提高火箭回收完好率。
目前緩沖氣囊縮比投放試驗已經(jīng)完成，下一步就是實際型號任務(wù)的檢驗，除此之外整流罩傘降回收試驗也已經(jīng)展開，長征二號丙火箭整流罩已經(jīng)進(jìn)行了姿態(tài)測量試驗。
緩沖氣囊投放試驗
垂直回收復(fù)用火箭也已經(jīng)在路上，今年我國將發(fā)射長征八號運(yùn)載火箭，它的衍生型號長征-8R就是一款垂直回收復(fù)用火箭。
長征八號是航天科技集團(tuán)第一款瞄準(zhǔn)國際商業(yè)發(fā)射市場推出的低成本大運(yùn)力火箭，依托新一代運(yùn)載火箭成熟技術(shù)研制，將填補(bǔ)我國太陽同步軌道4.5噸運(yùn)力空白，而太陽同步軌道正是一大批商業(yè)應(yīng)用衛(wèi)星的主要部署軌道。
長征八號將于今年首飛
低成本毫無疑問是商業(yè)航天追逐的核心要素，長征八號屆時將形成年產(chǎn)十發(fā)的批產(chǎn)能力，大批量生產(chǎn)制造可以進(jìn)一步拉低成本，與此同時長征-8R還將形成垂直回收復(fù)用功能，火箭發(fā)射成本將進(jìn)一步降低。
長征-8R垂直返場降落示意
該型火箭回收復(fù)用方案別具匠心，采用助推器與芯一級火箭集束式垂直返場回收方案，芯一級頂部由4片柵格舵控制箭體再入姿態(tài)。
長征-8R芯一二級分離示意
放眼世界能在火箭回收復(fù)用領(lǐng)域有所建樹的玩家只有我們與大洋彼岸，而在以前這是無法想象的，作為長期處于世界航天第二梯隊的我們不論是航天器在軌數(shù)量、質(zhì)量，亦或者火箭運(yùn)力都曾長期落后于歐空局、俄羅斯等航天實體，然而近年來隨著發(fā)展形勢的逆轉(zhuǎn)，我們已經(jīng)重新書寫了歷史。
長征五號遙三火箭成功發(fā)射之后，毫無疑問我們已經(jīng)躋身火箭運(yùn)力世界第二強(qiáng)國，14噸地球同步軌道運(yùn)力超越了阿麗亞娜-5、安加拉-A5、質(zhì)子M、H-2B等一系列主力運(yùn)載火箭，這無疑是一場漂亮的翻身仗。
長征五號遙三運(yùn)載火箭
長征五號系列火箭是通往航天強(qiáng)國的必由之路，通過它我們將實現(xiàn)天宮空間站在軌建造、月球采樣返回、火星繞落巡等重大航天工程任務(wù)，下個月長征五號B火箭的首飛載荷就更讓人激動，它就是未來將用于載人登月任務(wù)的新一代載人飛船試驗船，放眼世界能同步實施上述任務(wù)的玩家僅有我們一家。
站在更高的技術(shù)起點(diǎn)上，我們自然不會滿足于傘降回收與垂直返回兩種火箭復(fù)用方式，這就要提到航天器回收復(fù)用三步走規(guī)劃的第三步，在這一步我們將實現(xiàn)長征全系列火箭的完全重復(fù)使用，以及完全重復(fù)使用的兩級組合動力空天飛機(jī)。
航天科工集團(tuán)騰云空天飛機(jī)工程
每每談起火箭復(fù)用總有人會陰陽怪氣地說道，“看到SpaceX公司風(fēng)生水起，現(xiàn)在才知道模仿，早干什么去了？”，這又是一種雙重標(biāo)準(zhǔn)，在他們眼里不自覺地將我們與大洋彼岸對等看待，殊不知當(dāng)土星五號托舉著45噸重的阿波羅11號飛船進(jìn)行載人登月之際，我們的173公斤重東方紅一號衛(wèi)星還沒有上天。
?起點(diǎn)本就不同
能以如此羸弱的起點(diǎn)實現(xiàn)逆勢發(fā)展，并收獲世界第二的一系列航天成果，難道這不是奇跡？不愿意看到中國航天發(fā)展的加速度，也就難怪會一葉障目看不清事情的真相。
除了國家隊的勇挑重?fù)?dān)，在軍民融合框架下我國民營航天力量近年來也是異軍突起，在火箭復(fù)用領(lǐng)域尤以藍(lán)箭航天公司成績最為突出，該公司目前正在進(jìn)行80噸級天鵲-12液氧甲烷發(fā)動機(jī)試車工作，依托該型發(fā)動機(jī)研制的朱雀二號有望成為全球第一款液氧甲烷燃料運(yùn)載火箭，甚至比SpaceX公司還要搶先一步。
天鵲-12液氧甲烷發(fā)動機(jī)試車
軍民融合力量之所以能夠在我國無限迸發(fā)，主要得益于我們已經(jīng)擁有的全球配套最為齊全的產(chǎn)業(yè)鏈，以及全球最大市場的孵化作用。
這一切僅僅只是一個開始，通過梳理可知，在接下來的兩到三年，我們將連續(xù)發(fā)射長征-8R、長征-6X、雙曲線二號、新航線一號、天夢號、朱雀二號共7款復(fù)用火箭，可以預(yù)見運(yùn)載火箭回收復(fù)用這項尖端技術(shù)將再一次被我們“白菜化”。
