浙產(chǎn)試驗箭完成10公里“蚱蜢跳”，我們離可重復使用火箭還有多遠？
潮新聞訊 大漠戈壁，隨著一陣煙塵騰起，一枚試驗箭穩(wěn)穩(wěn)落地。
9月11日中午，浙產(chǎn)民營朱雀三號VTVL-1可重復使用垂直起降回收試驗箭（以下簡稱：朱雀三號VTVL-1試驗箭）在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心完成十公里級垂直起降飛行試驗。本次試驗中，朱雀三號VTVL-1試驗箭空中飛行總時間為200.7秒，最高點至距地面高度10002米，最終實現(xiàn)軟著陸，向將來實現(xiàn)可重復使用火箭邁出了關鍵性一步。
垂直起降，即Vertical Takeoff&Vertical Landing，簡稱VTVL，這是一種可重復使用火箭的回收方式。因過程形似，VTVL試驗又被稱為“蚱蜢跳”。
為了降低發(fā)射成本，讓火箭可以重復使用是人類一直追求的方向。業(yè)界共識，對于火箭實現(xiàn)可回收重復使用的各項技術積累，VTVL試驗有著不可替代的意義。
“蚱蜢跳”一蹦10公里是如何做到的？它的成功意味著什么？試驗背后，又藏著怎樣的浙江力量？
一枚“復用”試驗箭，一蹦10公里
“5、4、3、2、1，點火！”隨著一聲指令，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心·藍箭航天液氧甲烷火箭發(fā)射工位，朱雀三號VTVL-1試驗箭直沖云霄。發(fā)動機在轟鳴，熊熊烈焰從試驗箭尾部噴出，閃著液氧甲烷燃料特有的藍。
“這次試驗很關鍵，是我們實現(xiàn)可重復使用火箭研制的重要技術節(jié)點。”藍箭航天總裝測發(fā)部負責人汪志堅說道。
放眼全球，航天已是大國科技力量的重要角力場。這其中，可回收重復使用火箭又是兵家必爭之地。早年間，藍色起源和太空探索先后實現(xiàn)了“蚱蜢跳”，正是在此基礎上，全球矚目的新謝潑德徳號和獵鷹九號兩款可重復使用運載火箭才得以研制成功。
對實現(xiàn)可重復使用運載火箭而言，發(fā)射試驗箭進行“蚱蜢跳”是不二之選。在踐行“可復用”之路上，藍箭航天的試驗箭已先行一步。今年1月，這枚直徑3.35米、長度18.3米的朱雀三號VTVL-1試驗箭首次飛行。在空中飛行約60秒、飛行高度達320米后，最終實現(xiàn)平穩(wěn)著陸。
“今日升空之箭，就是當時高飛百米后平穩(wěn)落地之箭。”汪志堅介紹，首次百米試驗完成后，朱雀三號VTVL-1試驗箭成功回收，并運回了浙江嘉興進行檢測、升級與改造，最終以更佳的面貌運往酒泉，執(zhí)行新的試驗任務。
110秒、111秒、112秒……飛行時間不斷刷新，試驗箭越飛越高，直至計劃中的最高處，隨即開始重返地面，試驗箭進入返回階段。
150秒、151秒、152秒……隨著時間推進，它逐漸靠近地面。再次點火、反推，試驗箭下降的速度越來越慢，直至三條著陸支腿支撐著箭體穩(wěn)穩(wěn)落地，一場試驗就此完成。
很快，試驗結果數(shù)據(jù)傳回——空中飛行總時間為200.7秒。起飛后約113秒發(fā)動機第一次關機，關機后火箭繼續(xù)依靠慣性飛行至距地面高度10002米的最高點，經(jīng)過無動力滑行約40秒后，火箭高度降至4.64公里，發(fā)動機進行空中100%工況二次點火，火箭進入著陸減速段，并通過在線制導控制算法，調節(jié)發(fā)動機推力和飛行狀態(tài)，引導箭體在距離發(fā)射工位約3.2公里的回收場坪實現(xiàn)軟著陸。
最終，試驗圓滿成功，各項指標均滿足預期設計，達到國內領先水平。
今年7月，潮新聞記者在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心
“蚱蜢跳”難不難？二次點火成亮點
此次試驗，是國內民營航天首次完成10公里級“蚱蜢跳”。達成這項成就難不難？今年7月，記者曾遠赴試驗所在地酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心尋找答案。
寧靜、遼闊、一望無盡的戈壁鋪向遠方。發(fā)射塔架上，朱雀三號VTVL-1試驗箭被吊裝直立朝上。近距離站在試驗箭下，所見箭身如同一個巨型“易拉罐”。乍看上去，和常見的完整火箭相比，它的樣貌甚至有些“平平無奇”。
"外觀雖普通，但它要完成的任務是壯舉。"藍箭航天結構工程部專家尚明友向記者娓娓道來——
火箭垂直回收的過程大致包括起飛、爬升、分離、動力減速、氣動減速、發(fā)動機點火，以及平穩(wěn)垂直落地。要在幾百秒內完成這些動作，對每一個環(huán)節(jié)都有著近乎“嚴苛”的要求。
以爬升階段為例，火箭發(fā)射后，隨著高度增加，速度會變快，但大氣密度卻在降低，短時間內"一增一減"，作用在火箭艦體上的力就變得復雜了�！耙趶碗s受力中精確控制它，技術必須‘硬核’�！鄙忻饔驯硎�。
一枚發(fā)動機、四只“小翅膀”成了朱雀三號VTVL-1試驗箭制導關鍵所在。
在返回過程中，試驗箭搭載的自研發(fā)動機進行了空中二次點火，通過反推力讓火箭下落得以減速。在國內垂直起降領域，這尚屬首次�！岸吸c火時，由于溫度低，能量大，化學反應與地面大不一樣，需要考慮很多條件，是一項綜合性很強的技術。”尚明友說道。
近距離站在試驗箭邊，箭身上部的四只“小翅膀”引人注目，它的學名叫柵格舵。此次飛行中，試驗箭采用了發(fā)動機、柵格舵、冷氣姿控三者結合的形式控制姿態(tài)。其中，回收時，“小翅膀”柵格舵可以依托風力幫助火箭調整位置，既精確又節(jié)能。
邁過垂直回收10公里級別后，我們距離研制出一枚完整的可重復使用運載火箭還有多遠？
國際宇航聯(lián)空間運輸委員會副主席楊宇光介紹，目前，可復用火箭的回收部位一般為一子級。真實發(fā)射過程中，火箭一子級分離的高度在三四十公里到五六十公里不等。“距離更高意味著火箭速度更快，風度更大，要應對的環(huán)境更復雜，因此后面還有一段路要走�！�
雖然離目標還有一段距離，但楊宇光認為，“此次試驗是民營航天取得的巨大進步，可喜可賀。我們的社會應該多鼓勵，相信中國民營航天會取得更大的成就�！�
“朱雀”不斷騰飛，“浙江制造”閃耀太空
航天探索沒有捷徑可言——這是藍箭航天CEO張昌武在多個場合分享過的觀念。
張昌武的這份觀念，也貫穿在這家民營航天企業(yè)發(fā)展的過程。自創(chuàng)立開始，藍箭航天就選擇了一條與眾不同的路——造火箭，先造發(fā)動機，再造整箭，并不斷完善產(chǎn)業(yè)鏈，把技術牢牢掌握在自己手中。
2017年，藍箭航天火箭發(fā)動機智能制造基地落戶浙江湖州，湖州熱試車中心也隨即開工建設，兩處基地專注于攻克火箭發(fā)動機的研制和測試。
有了發(fā)動機，再推進整箭研裝。2019年，嘉興藍箭航天中心設立，成為液體燃料火箭總裝大本營。
以可重復使用火箭研制為目標，藍箭航天率先攻克的是單次使用液氧甲烷運載火箭技術。2023年，兩枚朱雀二號火箭陸續(xù)成功發(fā)射，一枚創(chuàng)下了“全球首枚入軌液氧甲烷火箭”的歷史，另一枚則將三顆衛(wèi)星成功送上預定軌道。
在朱雀二號不斷積累技術的同時，2022年10月，藍箭航天明確了下一代可重復使用火箭朱雀三號的研制路線，以技術驗證為目的的朱雀三號VTVL-1試驗箭應運而生。
今年1月和9月，2次不同高度的“蚱蜢跳”成功完成，為朱雀三號整箭研制奠定了堅實的基礎。
從朱雀二號到朱雀三號VTVL-1試驗箭，它們都有一個共同的閃耀標簽——浙江制造。如今，每一枚“朱雀”的“籍貫”都是浙江嘉興，每一顆支撐它們騰飛的“心臟”，即火箭發(fā)動機都來自浙江湖州。
回望此番路程，多年前，藍箭航天在全國尋找合適的火箭制造基地，最終落子浙江時，張昌武曾對記者說，浙江制造業(yè)發(fā)達，本土及周邊長三角有大量與航天配套的產(chǎn)業(yè)鏈布局，能夠充分滿足航天火箭生產(chǎn)、組裝對配套環(huán)境的需求……
在2023年的一場發(fā)布會上，張昌武公布，朱雀三號預計將于2025年具備首飛能力。這枚可重復使用的液氧甲烷運載火箭，其一子級可重復使用次數(shù)可達20次。
從300米到10公里，再到更遠的太空深處，“可重復使用”浙產(chǎn)之箭的高飛征程還在繼續(xù)……
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