我国重复使用运载火箭技术取得重大突破


  图为海上回收平台通过网系捕获方式成功回收长征十号乙运载火箭一子级。 本报通讯员 邢广利 摄
  □ 本报记者 廉颖婷

  7月10日12时15分,长征十号乙运载火箭(以下简称长十乙火箭)在海南商业航天发射场发射升空。火箭一二级分离约6分钟后,一子级垂直返回,在海上回收平台通过网系捕获方式成功回收,发射及一子级回收任务取得圆满成功。
  这是我国首次成功实施运载火箭一子级可控回收,也是首次成功以海上网系捕获方式进行火箭回收,标志着我国在重复使用火箭技术领域取得新的标志性突破。长十乙火箭成为我国首型成功实施回收的重复使用运载火箭。
  长十乙火箭由中国航天科技集团有限公司一院(以下简称一院)抓总研制,首飞箭全箭长度约63米,重复使用状态下近地轨道运载能力16吨,可满足低轨卫星互联网星座部署、大型商业卫星发射等各类任务需求,复用状态下可大幅降低发射成本,具有大运力、高性价比的优势。此次任务是继长征十号系列运载火箭低空演示验证飞行并在海上安全溅落后,对重复使用火箭回收技术的进一步验证。
  “本次首飞任务成功验证了组合构型总体优化设计技术、大推力箱底传力技术、基于隔板贮箱的推进剂管理技术等核心关键技术,进一步验证了发动机多次启动和高空点火、复杂力热环境适应性、高精度导航控制技术,特别是成功验证了海上平台网系捕获回收等多项一子级重复使用关键核心技术。”研制团队相关负责人说。
  由于传统火箭是一次性的、造价不菲,如果能回收复用,成本可以大幅下降。但火箭回收很难,它要从发射状态改为返回状态,穿过大气层,在复杂气流中精确控制姿态和速度,最终平稳到达指定地点,这个过程比发射还要难。
  研制团队相关负责人说,长十乙火箭子级回收采用我国独创的大承载高缓冲海上网系回收技术,这一技术路线为世界大规模箭体回收提供了中国方案。
  网系回收的优势在于,对火箭着陆指标更为友好。研制团队相关负责人解释,一是有助于简化箭上结构,火箭无需配备复杂的着陆腿,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。
  网系回收并不是简单的张网以待,船要找箭,箭也要找船,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。
  “网系回收属于垂直起降回收的一种,但独具优势,是在海上采取高空布设阻拦索系,当火箭降至一定高度时,箭上挂索机构启动,稳稳挂在4根‘井’字型绳索上,完成捕获回收。”研制团队相关负责人说。
  简单来说,网系回收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,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。
  2025年11月,一院研制交付首艘火箭网系回收海上平台——“领航者”号。它与网系回收装置等产品组合,在茫茫大海上构建了一个稳定、精准的移动着陆场。
  长十乙火箭一子级返回全程处于复杂气流中,就像完成一套极限体操动作。火箭在6分钟内完成空中调头、减速刹车、精确着陆等一系列高难度、高精度动作,实现控得住、回得准、落得稳、接得住。
  “火箭一二级分离后,一子级还处于向上飞行的状态。它首先要滑行调姿,在空中进行调头。然后是动力减速,发动机再次点火,像踩刹车一样减缓速度,需要在极短时间内完成推进剂管理、贮箱增压、发动机预冷等一系列复杂准备。接着是气动减速,依靠栅格舵产生的气动阻力进一步减速。之后是精确着陆段,在接近海面时,火箭与回收船高度协同。最后,火箭在预定高度自动展开挂钩,通过箭上和船上的精密控制精准入网。”研制团队相关负责人说。

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