火箭回收雖老生常談，卻常談常新。
11月2日，星際榮耀宣布，其自主研發(fā)的可重復(fù)使用驗證火箭雙曲線二號(代號SQX-2Y)飛行試驗任務(wù)取得圓滿成功，本次飛行試驗任務(wù)這也是我國首次開展液體火箭全尺寸一子級的垂直起降與重復(fù)使用飛行試驗，為星際榮耀正在研發(fā)的中大型可重復(fù)使用運(yùn)載火箭雙曲線三號提供了有力技術(shù)支撐。據(jù)此前消息，星際榮耀雙曲線三號中大型可重復(fù)使用液氧甲烷運(yùn)載火箭將于2025年首飛。
星際榮耀取得的突破性進(jìn)展讓“火箭收回”的話題迅速翻新，其他國內(nèi)民營商業(yè)火箭公司釋放出的動態(tài)也引發(fā)關(guān)注。
11 月 27 日，在2023 中國(文昌)商業(yè)航天高峰論壇期間，東方空間與海南文昌國際航天城正式簽約運(yùn)載火箭發(fā)射與回收海南基地項目，圍繞“引力二號”可回收液體運(yùn)載火箭的發(fā)射與回收進(jìn)行深度合作，項目預(yù)計 2024 年開工建設(shè)。起飛重量達(dá)927 噸、起飛推力達(dá)1420 噸的“引力二號”計劃于 2025 年首飛。
12 月 9 日，朱雀二號遙三運(yùn)載火箭在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，將搭載的鴻鵠衛(wèi)星、天儀 33 衛(wèi)星及鴻鵠二號衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。藍(lán)箭航天創(chuàng)始人兼CEO張昌武此前透露，藍(lán)箭航天已經(jīng)啟動可回收火箭的研制項目，預(yù)計2025年下半年進(jìn)行飛行試驗。
如此看來，對于國內(nèi)火箭回收的賽道來說，2025年大概率會好戲連臺。不過，就眼下來說，星際榮耀雙曲線二號的第二次垂直起降回收試驗最值得期待。
反復(fù)試驗，不斷驗證可重復(fù)使用能力
新一次的垂直起降回收試驗絕非上一次的重復(fù)，而是要通過更高高度、更長時間的垂直起降飛行進(jìn)行檢測和測試，不斷改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)，提高火箭的可靠性。
實際上，不斷試驗、反復(fù)驗證是可回收火箭的必經(jīng)之路。
就在幾天前，SpaceX使用一枚17手獵鷹9號火箭，成功發(fā)射25顆衛(wèi)星。這次任務(wù)中的一級火箭，是SpaceX第250次回收。????????????
驚人的重復(fù)使用次數(shù)背后是初期不斷爆炸、反復(fù)試驗的坎坷之路，直到實現(xiàn)火箭的高可靠性，成功進(jìn)行一次又一次回收。
“回收后，團(tuán)隊對每個單機(jī)和每個產(chǎn)品進(jìn)行檢測，若檢測出環(huán)境適應(yīng)性或者性能衰退等問題，則有針對性進(jìn)行加強(qiáng)和優(yōu)化，提升產(chǎn)品性能，保證整個火箭的可靠性。”星際榮耀相關(guān)負(fù)責(zé)人透露。
據(jù)了解，雙曲線二號驗證火箭第二次飛行高度更高，并會增加50m橫向機(jī)動，進(jìn)一步驗證火箭回收著陸段的制導(dǎo)算法和抗干擾控制算法對不同天氣、不同復(fù)雜氣象條件的精度和適應(yīng)性，為后續(xù)海上回收奠定基礎(chǔ)。
快速再飛，自主可控是關(guān)鍵
對于民營商業(yè)航天公司而言，擁有自主核心技術(shù)非常重要。短短一個月時間，星際榮耀就透露即將進(jìn)行第二次垂直起降回收試驗，底氣源于自主可控技術(shù)實力。
據(jù)了解，星際榮耀雙曲線二號驗證火箭的發(fā)動機(jī)、核心箭上產(chǎn)品、箭上控制及地面測發(fā)控軟件等均自主研制，自主率達(dá)到90%以上。
技術(shù)獨(dú)立在很大程度上確保了產(chǎn)品的快速迭代的能力。比如，正是因為對于自身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工作原理的熟悉，火箭回收后，能夠在最短時間內(nèi)進(jìn)行檢查和測試，繼而進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。
某種程度上，這與SpaceX強(qiáng)調(diào)的理念相似：要實現(xiàn)快速迭代，產(chǎn)品必須自研，生產(chǎn)線也要自主可控。
此前，星際榮耀公布其自主研發(fā)的焦點(diǎn)一號發(fā)動機(jī)是國內(nèi)最早進(jìn)行變推力試車的發(fā)動機(jī)，焦點(diǎn)二號發(fā)動機(jī)目前也在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)更大范圍的變推力和更強(qiáng)的適應(yīng)性。
“星動一號”作為針對液體火箭發(fā)動機(jī)高效控制的智能“大腦”和“控制中樞”，采用交叉冗余的重構(gòu)型設(shè)計架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機(jī)的啟動關(guān)機(jī)控制、時序控制、連續(xù)可變推力調(diào)節(jié)、遙測量采集、故障診斷、快速檢測與智能維護(hù)等功能。
“星控二號”箭載計算機(jī)采用基于先進(jìn)處理器的多模冗余設(shè)計方案，極大提高了系統(tǒng)可靠性和故障檢測處理能力;此外，其通用化、系列化、模塊化的綜合電子系統(tǒng)設(shè)計思路也將成為后續(xù)降低發(fā)射服務(wù)費(fèi)用、提升運(yùn)載能力的有效手段。
此外，值得關(guān)注的是，雙曲線二號驗證火箭采用了基于無線測發(fā)的發(fā)射區(qū)、回收區(qū)兩套獨(dú)立測發(fā)控系統(tǒng)，發(fā)射時采用發(fā)射區(qū)測發(fā)控系統(tǒng)，著陸時采用回收區(qū)測發(fā)控系統(tǒng)，均可實現(xiàn)有線、無線兩種測發(fā)控模式，且可以相互備份。兩套測發(fā)控系統(tǒng)中，均運(yùn)行有基于測試信息的智能故障診斷及處理軟件，可以保障火箭飛行前的測試、發(fā)射可靠性及火箭著陸后的安全后處理。
比如，在發(fā)射前若有問題，系統(tǒng)會自己做出判斷和處理;回收著陸后，需要做很多安全處理，如果處理不好會有安全隱患，而該套系統(tǒng)則解決了這樣的后顧之憂。
首次試驗符合預(yù)期，未來想象空間大
“雙曲線二號驗證火箭首次垂直起降回收試驗的結(jié)果符合預(yù)期”，星際榮耀相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
首次回收試驗后，雙曲線二號驗證火箭接受了“全面體檢”，測試結(jié)果顯示火箭沒有異常，具備短時間內(nèi)繼續(xù)發(fā)射的功能。
星際榮耀透露，從試驗結(jié)果來看，液氧甲烷發(fā)動機(jī)展現(xiàn)出了優(yōu)異的重復(fù)使用能力。在測試現(xiàn)場，回收后的發(fā)動機(jī)沒有出現(xiàn)結(jié)焦積碳，非常干凈，整個箭上產(chǎn)品狀態(tài)良好。
以上也充分驗證了液氧甲烷發(fā)動機(jī)的低成本、使用維護(hù)方便、適于重復(fù)使用、比沖較高等特點(diǎn)，更加適宜于重復(fù)使用、低成本運(yùn)載器的使用要求，是新型液體運(yùn)載火箭的理想動力選擇。
此外，星際榮耀團(tuán)隊梳理了火箭一子級回收后各系統(tǒng)的檢查、測試的方法和流程，初步形成了雙曲線液體火箭回收后的檢查/測試規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，這為火箭重復(fù)使用奠定了較好的基礎(chǔ)。
“通過這樣的測試，將可重復(fù)使用液氧甲烷火箭發(fā)射、回收和事后檢測處理的整個流程固化，形成一套液氧甲烷火箭重復(fù)使用的檢測規(guī)范，明確哪些必須進(jìn)行檢測，哪些必須進(jìn)行更換，哪些則無需檢測直接使用!”星際榮耀相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
期待未來雙曲線可回收火箭不斷突破重復(fù)使用極限，畢竟液氧甲烷燃料提供了更多想象空間。
