维科技:中国火箭可回收获突破 中美还有多大差距(上)

时间:2019-08-24 11:04 作者:葡京正网

  中国近日完成了对火箭残骸的精准控制回收,成为继美国之后第二个掌握这项技术的国家。虽然这次的火箭残骸回收成功并不意味着中国已完全掌握火箭可回收技术,但这一次的成功,已经让中国官方在火箭可回收的路上收获了第一次的成功。美国在火箭回收领域不断突破,以SpaceX为代表的多家美国私人太空企业,正在改写着人类探索外太空的常规历史。太空探索向来是国家层面主导的行为,在中国,新型可回收火箭将在“长征八号”的基础上研制而成,最早于2020年首飞,在其服役后,可回收火箭技术也将不再被美国一家垄断。与此同时,中国的一些商业航天技术初创公司亦正在大胆地与美国SpaceX等公司竞争,并不断取得突破。

  探索太空是人类长久以来的梦想,全球太空竞赛早在上个世纪已拉开帷幕,1969年的登月业已被列为人类历史上最伟大的成就之一。

  对中国而言,其面向宇宙的志向已很明显;对当今的中国航天来说,火箭发射、卫星入轨等也已是司空见惯的寻常事,但近日中国完成了对火箭残骸的成功回收,还是在中国航天乃至国际航天领域内吸睛无数。

  据央视新闻客户端北京时间8月4日报道,中国近日完成了对火箭残骸的精准控制,长征二号丙火箭的一部分残骸准确落在了设定落区范围内。

  作不一种非常规的气动稳定和控制舵面,在火箭向上冲向天空的过程中,“栅格舵”紧贴火箭不工作,而当火箭的一子级完成使命再入大气层的时,“栅格舵”则正式开始工作,变成火箭残骸的“翅膀”,在“栅格舵”的保驾护航之下,最终火箭残骸落在设定区域。

  随着中国航天技术的快速发展,运载火箭高密度发射成为常态。同时在内陆发射场的周边,人口数量也逐年增加。

  在过往,每次火箭发射任务前都会将落区内的居民疏散到安全地带,以为保障周边人员安全。官方声音指出,此次对火箭残骸的精准控制技术的验证成功,可免去落区居民疏散问题,也为中国运载火箭后续助推器及子级的可控回收、软着陆、重复使用等技术奠定坚实基础。

  长二丙火箭总体主任设计师牟宇表示,这次试验回收的只是火箭残骸,只能实现火箭残骸“指哪儿落哪儿”,并进行精准回收,距离实现火箭回收再利用还需要一些其他相关技术的支持。但这一次的成功,已经让中国官方在火箭可回收的路上收获了第一次的成功。

  人类近代太空探索的早期时代主要由苏联和美国两国间的“太空竞赛”所驱动。苏联于1957年10月4日于拜科努尔航天中心将斯普特尼克1号卫星发射升空,这是第一颗进入行星轨道的人造卫星。

  受此影响,美国国家航空航天局(NASA)从1961年至1972年从事了一系列载人航天任务,闻名于世的阿波罗计划总共耗资240亿美元(相当于2016年时的1,070亿美元)。1969年,作为该计划中的第五次载人任务,阿波罗11号宇宙飞船第一次登上月球,实现了美国总统肯尼迪(John Fitzgerald Kennedy)在1961年5月25日的演说中所宣称的,美国将在1970年前“把一个宇航员送到月球上并把他安全带回来”的目标。

  早前,人类已知的太空运载器多为一次性使用,所需花费颇高。星-箭系统发射升空后运载火箭逐级烧尽脱落,在重返大气层时与空气剧烈摩擦而熔化、燃烧,最后与地面猛烈撞击,成为一堆金属残片。

  而如果航天运载器在进入太空预定轨道后,还可从轨道返回地面,实现可回收,则意味着运载火箭的箭体就可多次重复使用,实现发射成本的大幅降低。

  1972 年 1 月,“航天飞机”设计方案诞生。NASA游说美国当局发展航天飞机时,列举了航天飞机可拥有的诸多优点,如可以多次往返重复使用,能送7人外加将近30吨货物进入太空,返回时可把14.5吨的有效载荷从轨道上运回等。

  其后,美国成为世界上第一个拥有与实际操作航天飞机,并是唯一成功以航天飞机进行过载人任务的国家,也是机队阵容最庞大的国家。

  按照计划,美国的航天飞机寿命最多为20年,每架应飞行100次。美国的航天飞机每架研发费用约20亿美元,总共发射了100余次,每飞行一次费用高达5亿美元,返回后还要进行大量费时费力的检修。

  有数据显示,从1985年到1988年,美国航天飞机的发射价格增加了85%,即每次发射费用飙升到9,000万美元,,这让美航天局的财政不堪重负。这些花费亦完全违背了NASA最初设计航天飞机的预算。

  2011年7月9日午夜前,“亚特兰蒂斯号”升空前往国际空间站,7月21日返航后,正式除役,这也成为美国航天飞机计划进行30年的最后一趟任务。美国的航天业也陷入前途未卜的困顿之中,曾经的航天霸主在一夕之间失去了将人送入太空的能力。

  NASA 除了要接受来自俄罗斯的强势态度,国内的联合发射联盟(ULA)也是将垄断做到了极致,历年攀升的发射要价让美国政府万分恼火,却又无可奈何。

  太空探索向来是国家层面主导的行为,内外交困之中,科技狂人马斯克(Elon Musk)带来了希望。

  2011 年 4 月 5 日,马斯克在美国全国新闻俱乐部上首次宣布了研发重型猎鹰火箭的计划,那时,绝大多数人都认为那是“疯言疯语”。

  2008年9月28日,马斯克创立的民营太空探索公司SpaceX 公司首款产品“猎鹰 1 号”火箭在历经了3次失败之后发射成功,成功将载荷送入预定轨道。其后,SpaceX 又推出了拳头产品“猎鹰 9 号”火箭,来自 NASA 的空间站货运补给大单纷至沓来。

  自从SpaceX在2015年第一次实现成功回收火箭以来,全球火箭发射的市场价格就被不断拉低。也就是在这一年,美国空军开始与 SpaceX 公司探讨用猎鹰火箭为军方发射间谍卫星和绝密空间飞行器的可能性。公开报道显示,SpaceX 公司还将参与到新一代 GPS 卫星的发射之中。