火箭回收技術(shù)有四大難點
- 發(fā)布時間:2015-01-11 01:30:30 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
美國太空探索技術(shù)公司10日發(fā)射“獵鷹”九號火箭,成功將“龍”飛船送入飛往國際空間站的軌道。但此次發(fā)射更為引人注目之處,在于對火箭進行海上平臺軟著陸回收試驗。最終火箭因回落速度失控,與平臺碰撞而損毀。該公司CEO伊隆·馬斯克稱:“這次回收算不上成功?!?/p>
我國航天專家、《國際太空》雜志執(zhí)行主編龐之浩介紹,此次回收試驗實施之前,專家預計其成功率僅50%左右。但太空探索技術(shù)公司在未來12個月內(nèi)還計劃進行12次發(fā)射,繼續(xù)進行嘗試。他表示,火箭回收并重復使用的技術(shù)如果被掌握,可節(jié)省宇航發(fā)射成本80%左右,將對宇航事業(yè)產(chǎn)生重大影響。
龐之浩介紹,目前的運載火箭都是一次性使用,發(fā)射成本很高。可重復使用的運載器此前只在美國的航天飛機上出現(xiàn)過。按照設(shè)計要求,航天飛機除外儲箱為一次性,軌道器可重復使用100次,發(fā)動機可以使用50次,兩個捆綁助推器可以使用20次,其中許多技術(shù)非常先進。
美國于上世紀60年代末提出研制航天飛機,目的之一就是為了降低宇航活動的成本。然而航天飛機返回后維修量太大,導致成本大大提高,原本估計每次飛行成本約3000萬美元,實際上達到了4、5億美元。30年間,美國5架航天飛機共飛行135次,至2011年“亞特蘭蒂斯”號完成“謝幕之旅”,航天飛機退出了太空舞臺。不過其可重復使用助推器的技術(shù),如今卻被沿用到火箭的重復使用上。
龐之浩說,航天飛機的助推器每次用完后,是借助降落傘落到海里,由海軍打撈。而“獵鷹”9號火箭的回收方式與之不同,是垂直降落,借助反推發(fā)動機實現(xiàn)軟著陸。其中主要有四個難點。
他說,首先要控制好火箭姿態(tài)。由于火箭的造型細長,落地姿態(tài)不正很容易倒下。太空探索技術(shù)公司此前開展的回收試驗,就是因為火箭著陸后側(cè)翻毀壞了。
其次,火箭發(fā)動機除了可重復使用,還要具有推力可調(diào)的特性。就像嫦娥三號落月時采用的變推力發(fā)動機一樣,在不同高度,緩沖發(fā)動機的推力要能變化調(diào)節(jié)。
同時,箭體要采用新型復合材料,在保證較高強度的情況下進一步減輕重量。
此外龐之浩說,鑒于航天飛機的“教訓”,可重復使用火箭在回收以后,需只經(jīng)過簡單檢測維護就能滿足再次發(fā)射要求。
在太空探索技術(shù)公司此前進行的回收試驗中,火箭返回著陸范圍為十公里。此次試驗的著陸精度要求在十米以內(nèi),而且是落在海上平臺上,技術(shù)難度非常高。發(fā)射時間也從去年12月起,先后三次被推遲。
龐之浩說,宇航發(fā)射窗口受多種因素制約,首先是看天氣情況;此次發(fā)射的“龍”飛船要向國際空間站運送物資,因此要根據(jù)空間站的位置確定發(fā)射時間,以便飛船能在幾天內(nèi)趕上;由于火箭要進行回收,還要考慮海上天氣狀況等相關(guān)因素。此外還要考慮火箭自身技術(shù)性能情況,此前數(shù)次推遲發(fā)射,都是因為火箭發(fā)動機出現(xiàn)種種問題,沒有達到測試要求。
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