SpaceX成功回收軌道運(yùn)載火箭

環(huán)球時報/2015-12-23/ 第13版面/軍事·科技 /作者：本報特約記者 張亦馳 本報記者 劉揚(yáng)

22日，SpaceX回收一級火箭的瞬間。

北京時間22日9時左右，美國私營公司SpaceX的“獵鷹-9”運(yùn)載火箭帶著11顆衛(wèi)星順利升空。然而，人們關(guān)心的并不是它的衛(wèi)星或者發(fā)射本身，而是它的第一級火箭能否順利回收。10分鐘后，答案揭曉，“獵鷹-9”的第一級火箭成功回收。這是人類首次成功回收軌道運(yùn)載火箭，稱得上是航天發(fā)射史上的一次里程碑事件。如果人類能掌握火箭回收與重復(fù)使用技術(shù)，未來航天發(fā)射的成本有望大大降低。

“在狂風(fēng)中豎起一個掃把”

據(jù)美國媒體報道，SpaceX此次沒有選擇通過海上平臺去回收火箭，而是直接在地面上回收。卡納維拉爾角的LaunchComplex1是此次火箭著陸的目標(biāo)地點(diǎn)，未來SpaceX大部分火箭回收也將在這里完成。在此次發(fā)射之前，SpaceX曾兩次嘗試回收火箭，但都沒有成功。

這次回收到底有多難呢？《國際太空》雜志執(zhí)行主編龐之浩22日將這次回收比喻為，“在狂風(fēng)中讓一根掃帚穩(wěn)穩(wěn)地直立在手掌上”。他認(rèn)為，回收火箭首先要解決火箭著陸精度問題，要能夠回收到預(yù)定地點(diǎn)。其次，火箭要以垂直的姿態(tài)降落，必須解決姿態(tài)控制問題，越是豎長的物體，越難以控制。第三，要解決減速問題，必須是軟著陸，又不用降落傘，所以只能用反向推力裝置。而且，回收的過程是一個變速過程，因為火箭的燃料越來越少，所以在這個變速過程中如何始終解決好以上的幾大問題，難度非常高。據(jù)介紹，可靠控制是由兩部分組成的，一部分是位于火箭上端的格柵舵，另一個就是發(fā)動機(jī)本身。

龐之浩認(rèn)為，SpaceX吸取了之前幾次失敗的教訓(xùn)，將以上三個方面控制得很好。同時，調(diào)高了安全系數(shù)，之前的幾次發(fā)射計劃都被推遲，就是要把所有可能出現(xiàn)的問題都解決掉，并等待最好的氣象條件。還有一個重要原因，這次回收從某種程度上講是降低了一定的難度，放棄了之前的海上平臺回收，而選擇在陸地回收。陸地上氣象條件更好，回收面積也可以更大，平臺更穩(wěn)定。還有就是增加了火箭動力，從而可利用額外動力使火箭第一級在著陸平臺上降落并回收。不過，在陸上降落可能意味著火箭在空中飛行更長，消耗的燃料更多。

第一枚成功回收的軌道運(yùn)載火箭

嚴(yán)格來說，“獵鷹-9”并非第一枚實現(xiàn)回收的火箭，而是第一枚成功實現(xiàn)回收的軌道運(yùn)載火箭。因為今年11月24日，亞馬遜CEO杰夫·貝索斯旗下太空公司BlueOrigin成功將NewShepard火箭發(fā)射到約100.5公里的高度，火箭隨后又成功返回發(fā)射場。這是全球第一個發(fā)射升空后又完好無損返回地面的火箭。

那么，相對于上述可回收火箭，“獵鷹-9”又先進(jìn)在哪里呢？“獵鷹-9”的目標(biāo)是將有效荷載運(yùn)送到近地軌道，而NewShepard的目標(biāo)只是將乘客送往亞軌道。龐之浩表示，NewShepard是試驗型亞軌道火箭，無論從飛行高度還是速度都和進(jìn)行軌道發(fā)射的運(yùn)載火箭不是一個量級。而“獵鷹-9”是一枚成熟的業(yè)務(wù)型軌道運(yùn)載火箭，如何把有效載荷安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地送入軌道，是它首先要考慮的問題，回收系統(tǒng)必須是在經(jīng)濟(jì)可承受范圍內(nèi)的試驗。而NewShepa?rd則是一枚試驗性質(zhì)的火箭，可以把更多的重量放在這次軟著陸上。另外，“獵鷹-9”第一級的長徑比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者，控制難度更大。

一家私營公司打敗了眾多航天大國嗎？

龐之浩22日對《環(huán)球時報》記者表示，這次一級火箭成功回收是具有里程碑意義的事件。以往的運(yùn)載火箭都是一次性使用，成本很高，就好比一架波音747從紐約飛到洛杉磯之后就必須再重新制造一架。所以各國航天專家都希望能通過重復(fù)使用火箭以大大降低成本，這次算是SpaceX成功邁開了火箭回收的第一步。

龐之浩認(rèn)為，這次的成功只是一個開始，意味著這項技術(shù)具有可行性，但想要真正掌握這一技術(shù)，還需要通過多次試驗驗證其可靠性，由成功變成成熟。一級火箭回收是第一步，接下來要驗證火箭的發(fā)動機(jī)是否可以重復(fù)使用，不過美國有著回收并重復(fù)使用航天飛機(jī)的經(jīng)驗和技術(shù)儲備。美國在掌握了這項技術(shù)之后，還將進(jìn)一步驗證回收二級火箭的可行性。一旦這些技術(shù)可以完全實現(xiàn)，將大大降低航天發(fā)射成本，使人類航天發(fā)射的最大難題得到突破。如果回收并重復(fù)使用第一級，可以降低成本80%，而如果能回收并利用第二級將可以降低成本的98%。

不過，目前回收乃至重復(fù)使用火箭仍存在不小的挑戰(zhàn)。一次成功不代表完全掌握，距離技術(shù)成熟更有不小的距離。而火箭回收之后，能否經(jīng)過簡單修理，就可以加注燃料再次使用，這還需要驗證，美國之前的航天飛機(jī)就是因為回收之后維修的成本太高，加之航天飛機(jī)本身的死重太大，所以不得不放棄，因此這又是一道很大的難關(guān)。除了火箭的回收技術(shù)本身以外，還要提高火箭發(fā)動機(jī)的使用壽命。目前的火箭發(fā)動機(jī)，只需要工作幾十分鐘，然后就棄之不用了。實現(xiàn)可重復(fù)使用，對發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)、材料性能都是一個巨大的考驗。

在SpaceX公司的火箭成功回收之后，鋪天蓋地的消息都是對于這種技術(shù)的贊嘆，甚至有一種說法認(rèn)為，馬斯克（SpaceX公司CEO）這個男人“干翻”了美俄中三個航天大國，但這真的是一家私營企業(yè)獨(dú)立完成的嗎？看看之前接受《環(huán)球時報》記者采訪的中國航天領(lǐng)域權(quán)威專家是怎么說的：雖然號稱是商業(yè)發(fā)射，但這些私營航天企業(yè)并非白手起家，NASA向它們提供了數(shù)十年來積累的技術(shù)成果，否則光是重新打造一整套火箭研制和發(fā)射系統(tǒng)，都是這些企業(yè)不可能完成的任務(wù)。▲