像回收可乐瓶一样回收火箭？
半月谈记者 张漫子
中国人对太空的向往已有数千年，众多飞天神话见证着这一梦想。而今，中国火箭飞向太空早已成真，然而，这些飞上天的火箭，还没有“飞回家”的体验——火箭回收，依旧是中国火箭人面前的一道险关。
事实上，今年国产大火箭的回收探索已经提速。最近，由航天科技集团八院研制的重复使用运载火箭新技术验证箭，在酒泉卫星发射中心成功进行了10公里级飞行试验。蓝箭航天实施10公里垂直起降飞行试验在即，深蓝航天也即将迎来“星云-1”火箭一子级5公里垂直起降试验……几乎每个月，中国火箭就有一个回收“大动作”。
那么，为什么要像回收可乐瓶一样回收火箭？火箭回收难在哪儿？一枚火箭从“离家”到“回家”，一共分几步？
为何要回收火箭？
伴随一句“3、2、1，点火！”的口令，火箭腾空而起，冲上云霄。这是大多数人对火箭发射的印象。火箭飞入太空，一条漂亮的抛物线就是大家记忆的全部了，很少有人关心它还回不回来。
2024年1月19日，蓝箭航天在酒泉卫星发射中心实施了试验箭垂直起降试验，取得圆满成功
的确，2015年以前，火箭都是一次性消耗品，发射升空就不再回来。然而，2015年“猎鹰9号”的成功回收，创造了历史：原来火箭也可以重复使用，“航班化发射”并非不可能。
实际上，“中国航天之父”钱学森在1963年出版的《星际航行概论》里就曾这样设想：“运输火箭，不论第一级的大火箭也好，第二级的小火箭也好，只要加上翅膀，是能够飞回地面的，所以运输火箭是可以用许许多多次的。”
让火箭“飞回家”，到底有什么好处？三句话——降本、增效、提质。
最直接的是成本的控制——回收再利用，成本自然摊薄。“火箭回收是直接降低发射成本的最佳方式。过去发射火箭是一次性的，就好比‘坐一次性飞机’一样浪费。当火箭实现回收后，它就能像飞机一样多次起降飞行，把成本越摊越薄。”中国宇航协会成员、航天科普博主“神仙号船长”白国龙说。
其次，火箭可回收，意味着发射频率上去了，这是产业扩容的希望所在。传统火箭发射必须留出至少两个月的准备期，还得紧盯时间窗口“看天吃饭”。“可回收火箭不同，仅需简单修复维护就可再次发射，火箭利用率、发射频率、发射灵活性的大幅提升，将极大提高快速进入太空的能力，大规模的太空探索与开发就有了可能。”深蓝航天创始人霍亮说。
此外，可回收火箭的运力升级，有助于太空探索整体提质。“当前，大型星座组网尤其需要大运力、低成本、高频次的火箭发射，大型可重复使用火箭正可支撑我国互联网星座工程战略。”蓝箭航天火箭研发部总经理、朱雀三号总指挥戴政说。
回收火箭有几难？
路线图是简明清晰的，但化图纸为现实却异常艰难。
一枚传统火箭由两级组成，一级在下，二级在上。目前的火箭回收，指的是当火箭飞到100多公里高度一级、二级分离后，二级进入预定轨道，原本只能自毁的一级返回发射原地的过程。简言之，火箭“回收”，现阶段意味着一级的“回家”。
它的“回家”，大致分三步。第一步是箭体分离、姿态调整。点火发射的火箭，上升到100多公里高度后，一级的发动机关闭，二级与一级分离。一级要返回地面，首先得“调头”，也就是姿态调整。第二步是减速。掉头后的火箭进入返航过程，速度很快，此时需要发动机第二次点火，把速度降下来。第三步是着陆悬停，由于火箭回到原地的理想姿势是尾部向下，头部在上，因此还需发动机第三次点火，调整姿势，并给火箭一个反推力，使着陆时它的加速度与速度同时降为0。
为什么说火箭“回家”比火箭发射还要难？
最难的是“回得准”。“火箭下降过程中，随着燃料的消耗、速度的变化，需要输出不同大小的推力确保其平稳减速，这就要求火箭发动机必须精确、动态地调节推力，并具备多次起动的功能。”东方空间公司引力二号火箭总设计师黄帅强调，火箭能顺利返航，必须有一套精密算法仔细指点。
“落得稳”也不容易。火箭返航中，下降姿态、着陆角度都必须得到高精度控制，一旦着陆角度不对，火箭就可能倾覆，引发燃料外泄导致爆炸。这一难度就好比把筷子丢进瓶子，更何况这还是一根下降速度超过1000米/秒的巨型“筷子”。实际上，即便做到了着陆前有效减速，也要考虑到重达几十吨的火箭所带来的巨大惯性。要知道，火箭里有大量精密的电子元器件，要确保这些“宝贝”能够再次使用，必须点满它们的缓冲技能值。
7月21日，深蓝航天自主研制的星云一号火箭完成模拟高空回收飞行试验
还有个难点是“用得久”。深蓝航天副总经理郑泽介绍，可回收火箭要经受多次重复使用、多次再入大气层的考验，就需要采用强度高、耐高温而超轻薄的新型复合材料，攻克一系列材料性能难关，发动机等部件的可靠性要求尤高。此外，可重复使用的火箭，必须好保养，回收后简单检测维护就能满足再次发射要求。这方面也有许多评估检测的技术空白待填补。
探索不会止歇
中国火箭实现“有去有回”，还需要做什么？
“一方面，优化火箭发射的管理审批流程，平衡好安全与效率。另一方面，建设更多发射场、发射工位，包括陆地和海上回收发射平台，以适应更高频次的发射需求。”白国龙说，创造一个技术快速迭代、流程和成本不断优化的环境，这条登山路才有望更加顺畅。
火箭回收是困难的，但航天人的信心不磨。上海交通大学钱学森图书馆中，陈列着一个信封。1941年，钱学森在完成著名论文《柱壳轴压屈曲》之际，在收纳手稿的信封上用红笔写下“Final”（定稿）。搁笔时他突然意识到，“Final”也是“完结”：“对真理的追求，怎么会完结？”钱学森取过信封，又用黑笔写了一句“Nothing is final”（凡事皆无止境）。
黄帅说：“我们对火箭回收技术的探索同样永无止境。”
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