长征系列运载火箭不久前以“一箭双星”进行了第次飞行,执行这次任务的是长征十一号固体运载火箭,其灵活、便捷、低成本发射等特点,让热爱星辰大海的我们眼前一亮。恰逢嫦娥5号返回舱刚刚落地,海南文昌发射场又迎来了新的乘客——长征八号火箭即将首飞,它的首飞具有特殊的里程碑的意义。
这是被认为最有可能实现可回收火箭的前期机型,到底有什么神奇呢?我们的可回收火箭进程如何?
商业航天发展比拼的是成本,低成本高效率才有竞争力
随着科技的发展,发射火箭的数量也就越来越多,但是选择适合的火箭来满足不同的运载能力到达不同轨道,这是航空发展的必然。纵观我国稳定性著称的长征系列火箭,战功赫赫。
但是面对低成本、高稳定发射火箭,我们还在探索当中。如果说一般火箭是边走边扔的话,回收火箭是将乘客送上一段路程自己再返回,形成一场空中接力赛。
我国部分运载火箭脸谱年曾任长征二号F运载火箭副总设计师宋征宇在《重器匠心》中表示:
“作为长征八号运载火箭的总设计师,打造一款既安全可靠、又经济实用的火箭成为他的目标。在研的长征八号运载火箭是我国唯一具有不同配置、应对不同用户需求的火箭,预计年初实施首飞,未来将在商业发射、太空互联网、卫星组网发射方面发挥重要作用。”
这段话就解释了为什么我们在有这多火箭的情况下又推出长征八号,它主要面对的是极地轨道5吨运载的尴尬局面,因为面对这样的情况使用长征5、7号运载火箭有点“杀鸡用牛刀”的感觉,浪费性能不说,还太费钱;而长征2、4、6、11又够不着。国际上牛气冲天的马斯克猎鹰系列火箭进行的如火如荼,一旦试验成功规模化、可复用、成本极其低廉的优势将给整个航天市场带来寡头把持的形式。
在这样的背景下,长征八号横空出世,采用模块化的设计理念,使用先进燃料,核心解决低轨道8吨,5吨以内的极地轨道任务。
长征八号运载火箭是新一代中型两级液体捆绑式运载火箭。一子级以液氧/煤油作为推进剂,采用两台8吨级推力的YF-发动机;二子级以液氢/液氧为推进剂,采用两台8吨级推力的YF-75发动机,具备二次启动能力;捆绑2个2.25米直径液体助推器,以液氧/煤油作为推进剂,各采用一台吨级推力的YF-发动机。火箭可从文昌航天发射中心和酒泉卫星发射中心发射。全箭总长50.3米,芯一级直径3.35米,二级直径3米,单个助推器直径2.25米,火箭起飞质量约吨,主要用于发射近地轨道或太阳同步轨道有效载荷,可以将5吨的有效载荷送入公里太阳同步轨道。
它也就可能成为长征系列火箭首个实现回收技术的火箭,并且据相关介绍,它会将助推器也带回来。前段时间,航天科技集团一院第一次公开了长征8R垂直起降复用火箭宣传资料,该型火箭从点火升空到垂直降落的全过程震撼的展现在了我们面前,下面是动态图片:
因为采用了独具创新特色的集束式助推器——芯一级整体回收方案,所以不像一般的火箭完成起飞后助推分离,它采用的方式不同,带芯一级和芯二级分离,芯一级开始重新点火并且调整角度,四片格栅舵打开,从而进入回收段的下降过程。
长征8R起飞级与芯二级分离这时候变推力发动机开始点火发推降速,最终实现软着落。按照规划长征八号会在海南文昌首飞,预计以后的回收平台也会在海南附近海域建成。当然类似于发射长征11号那样海上移动平台上回收也是可以的。
想一想,一个重量至少一百多吨的庞然大物以9马赫(公里/小时)速度降落的场景将是多么燃情!那画面可能是沁人心脾、振奋整个航空界的。
我国可回收火箭发展迅速,百花齐放,马斯克也将遇到高手对决
年12月16日,长征八号就位工位,蓄势待发,择机发射。这一次虽然不会验证芯一级和固体助推器的回收技术。但是如果首飞成功,以后可以实现芯一级和芯二级,更甚至可以使用十几次,会计算的成本的想想比猎鹰要便宜多少?
按照航天全媒体“我们的太空”举例:
“以之前马斯克的猎鹰9号新火箭为例,全新猎鹰成本约万美元(含整流罩万美元),而火箭燃料的成本为20万美元。如果火箭可重复发射(假设只芯一级回收),那么就和固定资产的投资一样,只需要支付维护成本,补充燃料就可以继续执行任务。即如果一次使用,则直接成本万美元,如果重复使用十次,按每次发射用于火箭芯一级的成本是70%,那么火箭第一段的成本就是万美元的十分之一:万美元+整流罩万美元+第二级芯的成本约0万美元,合计多万美元,是单次不回收使用的30%。这些费用都包含了火箭第二段以及火箭的回收、维护和检查费用哟!
是的,不单成本比马斯克的火箭更低,部署时间上也更快,从签署合同到火箭出厂,履约周期约12个月,发射周期约为10天。不仅如此,我们正处于长征九号火箭的研制过程中,如果实现了可回收的验证,那么长征九号不单运载能力可以让我们载人登月快马加鞭,也会让这个深空探索变得更加省钱。
不仅如此,我国的民营企业也在紧锣密鼓的研制可回收火箭技术,其关键部件正在紧张的研制和验证过程中,就在11月,我国某航天公司的火箭二级发动机联合试车圆满成功,80吨和10吨级的液氧甲烷发动机组合热试车,成功验证了主从机的协调性,也未可回收运载火箭顺利发射提供动力保障。
这只是一个缩影,更多的民企航天公司也在紧张的开展商业运载火箭的研制,可回收技术作为显著降低成本的方式,也会让它们下定决心攻克难关。
而最令人兴奋的是随着“嫦娥五号“顺利着落在四子王旗,我们探月工程的”绕、落、回“已经顺利完成,接下来将为建立月球科研基地而奋斗。根据此前在福州召开的《年中国航天大会》上的信息,我国江月年初步建成航班化航天运输系统,到年达到千次级别。
就像我国的高铁一样,从无到有,从有到优,从优到首。正是这种求真务实的科研风格,也得益于“大胆创新、小心验证“的航天实践,未来太空中我们会看看一缕缕红色飘动。”年,实现航班化航天运输1小时全球抵达“就不会是梦。