今天上午时分,甘肃民勤当地不少居民驻足观望,他们是在见证一项历史性时刻的发生——一根从苍穹落下的钢柱降临眼前。这根钢柱源自近400公里之外的东风商业航天创新试验区,它承载着二级火箭的状态,朝着沙漠边缘那片60米见方的水泥场坪飞去,待接近时有序地展开四条着陆支撑腿,最终安稳坐落于地面。
这一系列动作的完成,标志了中国航天史上的一个里程碑:首次实现入轨级运载火箭一级的陆地着陆腿回收,同时这也是中国民营航天领域首次成功着陆轨道级火箭助推器。回想今年7月,长征十号乙通过海上平台的网系捕获技术,完成了中国火箭首次一级可控回收,那场景犹如用网兜接住飞行物。
朱雀三号的回收方式,则与SpaceX的操作哲学更为相似:火箭自主展开着陆腿,实现垂直地面降落。但这种技术路线并非一蹴而就,去年12月遥一初次尝试时便遭遇挫折。当时,一级火箭在起飞约130秒后与二级分离,顺利飞抵民勤上空,但距离中心约40米的着陆点火环节出现失误,导致残骸未能落入预定区域。
朱雀三号任务总指挥戴政后来点评道:「最后的着陆程序存在调整不足。」而这次终于完美收官。
回收场地的选择引发出一个思考:为何要耗费巨资,在300多公里外专门设立着陆点?火箭难道不能直接返回发射地?
当火箭一级(助推器)与二级分离后,其运行轨迹已偏离发射场正上方。火箭持续爬升的同时仍保持高速水平飞行,如同疾驰在高速公路上的车辆面临选择。
一种方案是让火箭掉头——通过发动机二次点火,先减速再调整飞行轨迹返回发射场。SpaceX称之为boostback burn,即「回推点火」。
但该方案存在短板:掉头需要消耗燃料。火箭携带的推进剂需在发射任务和回收任务间分配。蓝箭公布的构型显示,若采用一次性使用,近地轨道运力为21.3吨;若一级通过传统回收方式返回,运力降至18.3吨;若要求返回发射场附近,运力更减为12.5吨。换言之,返程越复杂,需付出的"运力税"越高。
另一种方案是不让火箭掉头。既然它正在向下飞行,只需在预定落点打造回收场地即可。民勤回收场的设立正是基于这一理念。
朱雀三号副总师董锴曾做过详细测算。遥一回收场距离发射场约390公里,而朱雀三号完整构型未来能实现的回收射程约在550至600公里。据他估算,射程每增加10公里,火箭可额外增加150公斤运载能力。
这一结果或许令人意外。回收场不应越近越好吗?实际情况并非如此。
回收场越近,一级火箭需更早与二级分离,导致其承担的推进任务减少,转由二级完成。反之,若适当延长回收射程,一级火箭能对整体速度贡献更多。这好比接力赛,第一棒跑得越远,第二棒能减轻负担。
分析SpaceX的实践,便容易理解这种设计逻辑。Falcon 9长期采用两套回收方案。部分任务让一级返回陆地场地,需执行回推点火;另一些任务则让一级飞往下游部署的海上平台。
海上与陆上回收方案的选择,主要受制于地理条件。SpaceX美国发射场多临海,火箭向下游飞行时往往能落入大海,便于提前部署的无人回收平台实施捕获作业。朱雀三号因从内陆发射,无法利用海洋条件,故选择在甘肃停留。
从数十公里高空返航的火箭,全程涉及多次「换司机」过程。即便终点已知,火箭也不会自行对准60米见方的水泥场地降落。整个返回过程中,不同系统需接力控制,遥一的真实飞行已验证这条路线的可行性。










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