全球仅有2家掌握火箭回收技术,中国为何还要死磕火箭回收

中国是全球火箭型号最多的国家。

截至目前,仅长征系列火箭(现役)近20种型号,还有在研的,论证的,准备首飞的……

商业航天民营企业拥有固体、液体、混合动力的,火箭更是五花八门。

近10年来,国家队和商业航天首飞火箭有近30个型号。比如:长征五号、长征六号、长征七号、长征十一号……

拥有这么多型号的火箭,却还没有一个可以回收的。准确说,在火箭成功回收上还是0。

一个主要原因是,在可重复使用火箭这个赛道,布局比较晚。

为什么非要搞可重复使用火箭?

有一个大的时代背景,太空资源有限,轨道先到先得。马斯克已经抢先一步,向太空打了上万颗卫星……

普天之下,谁也不愿意生活在别人的卫星监视之下?

中国加快建设星座建设,仅上万颗卫星的大星座就有三个:GW星网、千帆星座、鸿鹄 ,其它小星座就更多了。

短期内,仅卫星发射就有很大的市场需求。相对于火箭发射来说,要想降低卫星发射成本,必须缩短火箭响应时间和火箭利用率。

其中,让火箭告别一次性,可重复使用是最有效的解决方法。

早在1956年,“导弹之父”钱学森 在《星际航行概论》中系统论述了火箭技术。其中提到了 “重复使用火箭” 的设想,认为通过回收火箭部件可大幅降低航天成本。

1993年,美国麦道公司的DC-X试验火箭,就完成了人类首次工程化演示验证。

SpaceX火箭追逐回收,猎鹰9号炸了14次才站稳脚跟。那次回收,改变了航天史的走向。

2017年3月30日,一枚“二手”猎鹰9号成功发射并再次回收,猎鹰9号火箭形成商业闭环。

随着猎鹰9号火箭逐渐走向成熟,猎鹰9号火箭发射成本从行业平均的6000万美元降到了1500万美元左右。

每一次回收、翻新、再发射,成本都在不断降低……

马斯克透露,未来的星舰每千克的运输成本可能低于200美元。

猎鹰9号从2015年首次成功回收至今已近十年,但目前全球仍未出现第二款真正成熟的可回收火箭(蓝色起源新格伦回收箭还未实现再次回收,马斯克超重型星箭还不成熟)。

火箭回收有多难?

有火箭专家把火箭回收比作是从100层楼上扔下一支铅笔,让这支铅笔精准落进地面的笔筒。这个比喻很形象,但现实远比这复杂的多……

对于可回收火箭来说,就是完成预定发射任务后,可以全部或部分返回地球并安全着陆。回来的火箭经过检修维护与燃料加注后,可以再次执行发射任务。

火箭通常采用两级设计,其中一子级的成本约占全箭总成本的70%。

因此,一子级是火箭回收中价值最高的部分。每次成功回收并重复使用一子级,相当于将全箭约70%的成本分摊到多次发射任务中,从而可大幅降低单次发射的成本。

相比可重复使用火箭,传统的液体火箭发射后,火箭价值最高的一子级往往在大气层内烧毁,造成了巨大资源浪费。有的燃烧不完全,还可能对地面造成安全隐患。

有航天专家表示,火箭回收并重复使用的技术如果被掌握,可节省发射成本80%左右。

据第一财经报道,国内卫星的发射费用大约在每公斤15万元,一颗500公斤级卫星的发射费用就可能高达7500万元。

中科宇航力箭一号总设计师史晓宁透露,目前力箭一号发射成本降至1万美元/公斤(约合7.13万元人民币/公斤)以内。

蓝箭航天董秘张宇蛟曾说,朱雀三号的终极目标的是将每公斤发射费用降至2万元人民币以下。

……

目前,面对发射较高的火箭成本,急需可重复使用技术破局。

然而,朱雀三号、长征十二号甲首飞都未能完成回收。

未来,从第一枚火箭回收,到回收后再复用形成闭环还有很长的路要走,希望这段路程不要太长。

抢占未来太空经济入场券,火箭回收是我们必须迈过的一关。


(科技责编:拓荒牛 )