2021年12月19日,SpaceX公司的“獵鷹”系列運載火箭實現第100次回收。而在前一天,一枚編號為B1051的“獵鷹”9助推器實現了第11次成功發射和回收,這兩件標誌性的事件,意味著可回收重複使用火箭技術的完全成熟。很多國家都為此紛紛跟進,包括俄羅斯、韓國、印度,而就在最近,我國長8R可回收火箭的著陸緩衝機構也曝光了。
從畫面上看,長8R的著陸緩衝機構與“獵鷹”系列的比較類似,都是一種可摺疊收放式“著陸腿”結構,安裝在助推器的底部。不同的是,長8R採用的是集束式分離技術和助推器整體返回技術,而“重型獵鷹”則是助推器分離回收方案。
看到這個集束式分離技術和助推器整體返回技術,很多人第一反應可能就是太重太複雜了,不靠譜吧?但實際上,增大箭體回收重量,可以抵消發動機深度變推問題,反而是一個優勢。而且整體回收,涉及的只是變推火箭的推力和控制問題,比同時回收2個助推器和1個芯一級,做三次作業,你覺得哪個更簡單?
長8R的集束式分離技術和助推器整體返回技術,並非說說而已,實際上,它已經在長征七號甲上進行了測試。2021年3月12日和12月23日成功發射的長征七號甲,就率先使用了起飛級集束式分離技術,一反以前先分離助推器,再分離芯一級的做法,就是為了替長8R驗證關鍵的技術。
當然,長征七號甲並不是可回收火箭,所以它沒有測試助推器整體返回技術。但在這方面,我們也進行了許多試驗。比如2018年9月7日,長征二號丙火箭發射海洋一號C衛星的任務中,它的整流罩就搭載了“歸燕一號”分立體再入測量與翼傘歸航系統,成功進行再入回收測試,實現整流罩可控落點精準回收。
而在2019年7月26日和11月3日,我國使用長征二號丙和長征四號乙兩枚火箭,成功進行了芯一級可控落點下落任務,其中的關鍵技術,是在芯一級箭體上安裝柵格舵。2020年9月27日至28日,航天科技一院又成功實施“孔雀”飛行器的非程式制導控制技術飛行演示驗證,進度差不多類似於“獵鷹”9號的“蚱蜢”或者F-9R的飛行測試。
目前,長征八號首枚非可回收版的火箭已經在2020年12月22日首飛成功,而長8R起飛級配置的可在75%至100%之間實現推力調節的YF-100液氧煤油發動機,也已經測試成功。我們的可回收火箭幾乎所有的關鍵技術,都是貨架產品,預計再經過幾次測試,即可在2025年實現首飛。
不僅如此,長8R的回收技術還可以移植給長征7號甲。同時,長征6X、長征9號、新921火箭等新一代產品,也均採用可回收重複使用技術。而我國民營火箭方隊的雙曲線二號、雙曲線三號、新幹線一號、智神星一號等等,也都是可回收重複使用火箭。值得一提的是星際榮耀的雙曲線二號的著陸緩衝機構,也和長8R一樣亮相了。
但是,這還只是我國可回收重複使用航天器的一條技術路線,另一技術路線則是兩級帶翼火箭垂直起飛/水平滑跑著陸方案,比如航天科工的“騰雲”工程,它和可回收重複使用火箭一樣,預計在5年內都能夢想照進現實。其實,我們還有第三條重複使用技術路線,這裡就不說了。