燃料分配方面:
将第一级火箭的弹道进行调整 , 使其更加垂直 , 这样可以减少航程 , 达到节约返程燃料的目的 。
这样的方案同样也牺牲了火箭的载重性能 , 好在SpaceX公司做到了两者的平衡 。
精确制导方面:
垂直回收方案 , 姿态调整、下落时间以及垂直着陆的时间都很短 , 这需要精确的制导技术 。
SpaceX公司也掌握了其中的奥秘 , 精准的完成了垂直回收 。
总的来说 , SpaceX公司已经解决了燃料最优问题、动力下降问题、着陆点、轨迹优化等 。 难怪马斯克扬言要登陆火星 , 原来早有准备 。
为了实现国产火箭回收 , 加快我国航天事业发展 , 网友们也是脑洞大开提出了多种火箭回收方案:
第一种:类似于航天飞机 , 优化火箭舱段外形 , 内置折叠机翼 。 当火箭完成任务后 , 打开机翼 , 从万米高空直接飞回来 。
第二种:直升机空中抓取 , SpaceX公司就采用过此方法 。 火箭第一级分离后 , 打开降落伞 , 缓缓下降 。 直升机前来接应 , 伸出钩子挂住降落伞 。
第三种:绳网回收 , 在地面设置特殊材料的绳网 , 当火箭的一级落在绳网区域时 , 感应器就会感应到绳网 , 然后控制绳网主动钩挂火箭 。
第四种:直接在地面找一个几十米深 , 几公里宽的大坑 , 填上缓冲材料 , 控制火箭直接落在大坑中就好了 。
那么国产火箭回收技术如何呢?与SpaceX公司差距又有多大呢?
国内火箭回收技术如何?国内有火箭回收技术吗?答案是“有” 。
深蓝航天号称是中共版的SpaceX公司 , 该公司成立于2017年 , 总部位于北京 , 是一家商业航天领域的创业企业 。 具备运载火箭研制、液体火箭发动机研制、火箭回收的能力 。
在火箭回收方面 , 公司研发的“星云-M”1号试验箭发射升空后 , 完美的实现起飞到降落 。
“星云-M”火箭爬升至1公里的高度后 , 成功完成了横向和纵向移动 , 降落后 , 距离靶心位置误差不到0.5米 。
这说明深蓝航天涉及了至少以下4种技术:
1、伞降回收技术;
2、“地面网系减速索”或“筷子夹持”回收装置垂直回收技术;
3、火箭动力垂直发射、无动力返回、水平降落技术;
4、垂直回收飞行技术 。
可以说深蓝航空完成了火箭回收技术从0至1的突破 , 这绝对是值得称赞的 。 但是我们也要重视与SpaceX的差距 。
火箭回收的技术难度与火箭的重量、推力大小、速度、爬升高度成正比 ,
1、火箭越大回收难度也就越大;
2、发动机的推力越大回收难度也越大;
3、火箭的飞行速度、爬升高度越大回收难度也越大 。
深蓝航天的“星云-M”火箭只有几米高 , 发动机推力也只有几吨重 。 而猎鹰9号高70米 , 重549吨 , 载重达15吨 , 近地运力也突破了22吨 。
可以说从多方面来看 , “星云-M”和猎鹰9号都无法相提并论 , 把两款火箭放在一起的话 , “星云-M”就是一个玩具 。
长征火箭开启回收试验除了深蓝航天这样的民营企业 , 国家队也在加紧研究火箭回收技术 。
中国首创的绳网回收技术就颇具看点 , 这套系统由两部分组成 , 一部分是“托盘系统” , 另一部分是“绳网系统” 。
“托盘系统”表面是特殊材料制成的栅格板 , 底层是隔热挡板 , 中间是排烟通道 。 可以防止火箭脚架打滑 , 预防火箭尾焰灼伤 , 同时排出烟尘 。
“绳网系统”主要由捕捉绳网 , 平衡绳网、感应系统组成 。 感应器通过感应发现火箭 , 绳网通过控制器移动到火箭下方 , 精准捕捉 。
这套回收系统在2022年2月被相关专家提出 , 其看起来操作更加简单 , 只要保证绳网系统准确地挂住火箭就可以了 , 托盘系统只有在绳网打滑时才用的上 。
提起打滑 , SpaceX就遇到了类似事件 。
当时猎鹰9号在完成运送任务后 , 开始垂直回收 。 当一级火箭降落到无人船上时 , 火焰并没有熄灭 , 之后火箭发生了打滑事故 , 燃烧更加猛烈 , 现场浓烟四起 。
事后 , 马斯克解释:一级火箭着陆后 , 意外解体 , 但无人船完好 。
而我国的绳网回收技术 , 关键是要突破捕捉的精准度、敏感度、准确度 。 确保火箭在穿过绳网的瞬间 , 精准钩挂 , 否则也会出现捕捉失败 , 火箭解体的风险 。
为了确保火箭回收精准无误 , 我国开始了大量的试验、论证 。
2020年 , 对长征8号中型火箭实施了回收试验 。
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