雷遞網(wǎng) 雷建平 5月7日?qǐng)?bào)道

中國的火箭回收時(shí)代要到來了。

深藍(lán)航天自主研發(fā)的“星云-M”1號(hào)試驗(yàn)箭今日完成1公里級(jí)垂直起飛及降落（VTVL）飛行試驗(yàn)，火箭在爬升和下落的過程中同時(shí)進(jìn)行了橫向移動(dòng)，最后降落至著陸場(chǎng)“靶心”位置不足0.5米的點(diǎn)位，“星云-M”試驗(yàn)箭成功回收。

深藍(lán)航天稱，此次執(zhí)行公里級(jí)試驗(yàn)所使用的箭體依然是“星云-M”1號(hào)試驗(yàn)箭，已經(jīng)執(zhí)行3次飛行任務(wù)、7次地面靜態(tài)點(diǎn)火，真正做到了液體運(yùn)載火箭的可回收復(fù)用；其所配備的“雷霆-5”發(fā)動(dòng)機(jī)，是國內(nèi)首型使用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)整機(jī)制造的針?biāo)ㄊ揭貉趺河桶l(fā)動(dòng)機(jī)。

深藍(lán)航天也成為了全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收復(fù)用全部低空工程試驗(yàn)的公司（第一家為美國的SpaceX)。

具有四大技術(shù)亮點(diǎn)

據(jù)介紹，深藍(lán)航天聚焦在液體回收復(fù)用運(yùn)載火箭方向，是一家自研自產(chǎn)可回收復(fù)用火箭，并向市場(chǎng)提供發(fā)射服務(wù)的商業(yè)航天高新企業(yè)。

2021年7月，深藍(lán)航天完成了首次垂直起飛和垂直降落（VTVL）自由飛行，即被稱之為“蚱蜢跳”的運(yùn)載火箭垂直回收飛行試驗(yàn)。2021年10月，深藍(lán)航天再次完成百米級(jí)VTVL垂直回收試驗(yàn)。

2022年5月，深藍(lán)航天成功完成公里級(jí)VTVL垂直回收飛行試驗(yàn)，并將按計(jì)劃執(zhí)行20噸級(jí)液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)“雷霆-20” 的整機(jī)試車。

此次“星云-M”公里級(jí)VTVL垂直回收飛行試驗(yàn)具有四大技術(shù)亮點(diǎn)：

飛行試驗(yàn)成本大幅降低。在實(shí)現(xiàn)全箭垂直回收的前提下，再次執(zhí)行飛行任務(wù)的成本僅為箭體生產(chǎn)制造成本的約1%，其中包括一些損耗件的更換、全箭的測(cè)試維護(hù)費(fèi)用、推進(jìn)劑費(fèi)用等；

單次點(diǎn)火工作時(shí)間更長(zhǎng)。相比百米級(jí)試驗(yàn)，公里級(jí)的VTVL垂直回收飛行試驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的單次點(diǎn)火工作時(shí)間有了大幅跨越，與入軌火箭單級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間更接近。與地面試車狀態(tài)不同，此次在真實(shí)飛行環(huán)境中考核發(fā)動(dòng)機(jī)大范圍變推和長(zhǎng)程工作的穩(wěn)定性，在工程研制中更具有真實(shí)性和實(shí)際考核意義；

橫向制導(dǎo)算法的應(yīng)用。此次公里級(jí)試驗(yàn)，在垂直起飛——垂直著陸的飛行過程中，加入橫向制導(dǎo)算法，預(yù)先裝訂目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，通過箭上計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算和規(guī)劃，發(fā)出橫向制導(dǎo)指令，導(dǎo)引火箭向目標(biāo)坐標(biāo)進(jìn)行橫移，開展火箭異地返場(chǎng)回收技術(shù)驗(yàn)證，為之后入軌火箭的異地返場(chǎng)回收復(fù)用、洲際旅行等進(jìn)行先期技術(shù)驗(yàn)證；

公里級(jí)VTVL垂直回收飛行試驗(yàn)。此次公里級(jí)VTVL垂直回收飛行試驗(yàn)中，飛行速度達(dá)到0.2Ma，飛行高度達(dá)到1公里，這是目前國內(nèi)開展的飛行高度最高，飛行速度最快，飛行時(shí)間最長(zhǎng)的垂直回收飛行試驗(yàn)。

通過此次飛行試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證火箭垂直回收過程中的箭體空氣動(dòng)力學(xué)問題、以及長(zhǎng)時(shí)間的力熱及振動(dòng)環(huán)境適應(yīng)性、發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間和大范圍的變推工作能力、可重復(fù)使用箭體結(jié)構(gòu)及著陸緩沖裝置、橫向制導(dǎo)及姿態(tài)控制能力等關(guān)鍵核心技術(shù)，為后續(xù)開展10公里級(jí)垂直回收和入軌級(jí)回收打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

深藍(lán)航天CEO霍亮表示：利用回收復(fù)用運(yùn)載火箭構(gòu)建空天往返運(yùn)輸系統(tǒng)，是人類開發(fā)宇宙空間資源和走向“深藍(lán)”的關(guān)鍵之一。

入軌可回收火箭領(lǐng)域 與國外存在差距

本次公里級(jí)VTVL垂直回收飛行試驗(yàn)，標(biāo)志著深藍(lán)航天僅用10個(gè)月3次發(fā)射試驗(yàn)就達(dá)到2012-2013年SpaceX用一年多的時(shí)間8次的發(fā)射試驗(yàn)達(dá)到的同等級(jí)試驗(yàn)成果。

當(dāng)然，深藍(lán)航天與SpaceX依然存在很大差距。

2020年5月31日，SpaceX成功發(fā)射兩名NASA宇航員進(jìn)入太空，這是SpaceX歷史上的首次載人飛行任務(wù)，也是自NASA航天飛機(jī)退役以來首次在美國本土進(jìn)行的載人航天發(fā)射任務(wù)。

SpaceX飛行10多個(gè)小時(shí)后，SpaceX載人飛船與國際空間站順利對(duì)接。SpaceX的發(fā)射升空很順利，發(fā)射2分多鐘后，火箭第一級(jí)分離，此后一級(jí)推進(jìn)器回收成功。

對(duì)此，深藍(lán)航天投資人、真成投資創(chuàng)始人李劍威表示，SpaceX用互聯(lián)網(wǎng)的核心思想快速迭代，低成本試錯(cuò)。深藍(lán)航天要借鑒馬斯克用第一性原理思考問題和解決問題的思維方式。

“中國也需要能重復(fù)回收的火箭，或者把發(fā)射火箭的成本大幅度降低?！崩顒νf，馬斯克在天上有2000多個(gè)衛(wèi)星，中國只有300多個(gè)，而且馬斯克2000多個(gè)衛(wèi)星都是過去三四年發(fā)出來的，甚至starlink曾經(jīng)兩次接近中國空間站，使得中國空間站被迫變軌，本質(zhì)就是SpaceX具備了低成本發(fā)射火箭的能力。

左：剛剛起飛的獵鷹9號(hào) 右：正在著陸中的獵鷹9號(hào)一級(jí)助推器

如果從starlink的角度來講，中國商業(yè)航空與國外存在的差距是很大的。但如果從入軌可回收火箭的角度，只是差兩年半到三年時(shí)間。

李劍威透露，馬斯克做完一公里實(shí)驗(yàn)后，也就花了兩年時(shí)間，就實(shí)現(xiàn)了入軌的可回收?！拔蚁嘈派钏{(lán)在兩年左右的時(shí)間實(shí)現(xiàn)入軌可回收是可以預(yù)期的。這意味著我們有可能把中國至少商業(yè)火箭發(fā)射的每公斤入軌成本降低一個(gè)量級(jí)，這點(diǎn)是對(duì)國家非常有意義的?！?/p>

商業(yè)航天應(yīng)該把重點(diǎn)放在可復(fù)用火箭上

當(dāng)前，國有體系航天很成功，2022年4月16日，神舟十三號(hào)航天員乘組在空間站組合體工作生活183天順利返航，刷新中國航天員單次飛行任務(wù)太空駐留時(shí)間的紀(jì)錄，任務(wù)的圓滿完成也標(biāo)志著中國航天又向前邁進(jìn)了一步。

從空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)到北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成開通，從探月工程“三步走”圓滿收官再到“天問一號(hào)”跨越地月系開啟火星探測(cè)之旅，無數(shù)的輝煌成就在不斷證明中國正在向“航天強(qiáng)國”不斷邁進(jìn)。

當(dāng)然，中國航天領(lǐng)域仍有很大發(fā)展空間。2021年中國常駐聯(lián)合國（維也納）代表團(tuán)向聯(lián)合國秘書長(zhǎng)提交普通照會(huì)發(fā)布信息稱，美國星鏈計(jì)劃發(fā)射的衛(wèi)星曾先后兩次接近中國空間站，這一行為對(duì)中國空間站搭建的航天員生命健康構(gòu)成威脅。出于安全方面的考慮，中國空間站組合體針對(duì)有關(guān)美國衛(wèi)星，實(shí)施了兩次“緊急避碰”。

出現(xiàn)這些問題的關(guān)鍵在于星鏈計(jì)劃的衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量遠(yuǎn)超中國，截至2022年3月星鏈計(jì)劃發(fā)射衛(wèi)星超過2000顆，而實(shí)現(xiàn)如此大量的衛(wèi)星發(fā)射唯有降低火箭的發(fā)射成本和提高發(fā)射頻率才能實(shí)現(xiàn)。

低成本的可回收復(fù)用火箭成為了未來運(yùn)載火箭研制中的必經(jīng)之路?？焖贆z修、再次發(fā)射、成功回收、快速迭代，SpaceX的獵鷹9在全世界火箭梯隊(duì)中傲視群雄。截至目前SpaceX的飛行數(shù)據(jù)：95次火箭復(fù)用飛行，118次火箭著陸，單枚運(yùn)載火箭的起飛級(jí)最多重復(fù)使用達(dá)到12次。

馬斯克設(shè)想的星鏈星座計(jì)劃十分瘋狂，他將會(huì)在一期部署1.2萬顆、每顆重約300公斤的星鏈衛(wèi)星，遠(yuǎn)期甚至還要達(dá)到4.2萬顆——星鏈計(jì)劃的意義不僅在于實(shí)現(xiàn)太空互聯(lián)網(wǎng)通信，更是提前搶占了僅存的近地軌道資源。

反觀中國，目前還沒有能力規(guī)劃如此龐大的衛(wèi)星星座，更不必說發(fā)射組網(wǎng)。國內(nèi)未來的商業(yè)火箭，都面對(duì)著發(fā)射頻率提高和發(fā)射成本降低的需求。商業(yè)可回收復(fù)用火箭，在全球都具有可預(yù)見的巨大需求，這也是深藍(lán)航天們的機(jī)會(huì)。

相比于國有體系追求成功率，很難接受失敗，商業(yè)航空是可復(fù)用火箭領(lǐng)域很好補(bǔ)充。SpaceX早期研發(fā)過程中有很多次低成本試錯(cuò)，這個(gè)試錯(cuò)就更適合中國的民營企業(yè)去做。

深藍(lán)航天與SpaceX的發(fā)展歷程對(duì)比圖（2015年12月21日實(shí)現(xiàn)首次入軌回收）

李劍威指出，航天是國家工程，中國的航天體系對(duì)比美國的NASA更有優(yōu)勢(shì)，中國的火箭比NASA以前的成本要低很多，而且成功率很高。目前在一次性火箭發(fā)射的成本控制層面，中國做到了極致。長(zhǎng)二丁、長(zhǎng)二丙、包括長(zhǎng)三甲系列已經(jīng)很成熟。而馬斯克提供了另外一個(gè)案例，就是可以把火箭發(fā)射成本再降低一個(gè)量級(jí)到兩個(gè)量級(jí)。

“我們不能完全按原來的路徑走下去?！崩顒νf，一次性火箭發(fā)射層面，國家已經(jīng)做得挺好的，不用做了。中國的商業(yè)航天應(yīng)該把重點(diǎn)放在可復(fù)用火箭上。

火箭回收主要有四個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)難點(diǎn)額，分別是：回收復(fù)用火箭的總體設(shè)計(jì)，多次啟動(dòng)和大范圍調(diào)節(jié)的動(dòng)力系統(tǒng)，返回著陸飛行控制，和返回火箭結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)。而本次深藍(lán)航天公里級(jí)VTVL垂直回收飛行試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著深藍(lán)航天已經(jīng)初步掌握了這些核心技術(shù)。

據(jù)悉，深藍(lán)航天下一階段，將采用與入軌火箭完全相同的全尺寸試驗(yàn)火箭，繼續(xù)進(jìn)行高空回收試驗(yàn)階段（類似于SpaceX第二階段采用全尺寸樣機(jī)“獵鷹9號(hào)R”進(jìn)行的回收測(cè)試），向著10km、100km的高度快速突破邁進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)入軌火箭一子級(jí)的可控回收和重復(fù)使用。

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