厲害了！火箭也能回收重複利用 回收方式有這三種

發射火箭貴不貴？即便是外行也知道貴。那麼有多貴呢？以中國目前在國際上最具商業優勢的快舟一號甲火箭為例，其發射成本約為每公斤1萬美元。然而在近日舉行的中國航天高峯論壇上，中國航天科技集團公司給出的預期報價可謂誘人，那就是“每公斤約5000美元”。

從“成本約1萬美元”到“報價約5000美元”，如此大膽預期的根據是什麼呢？原來是“可重複使用火箭”。的確，只有實現可重複運載火箭的技術大跨越，才有可能這樣大幅降低發射成本，為從根本上提高中國商業航天的國際競爭力奠定雄厚基礎。那麼，可重複使用火箭的研發都有哪些關鍵技術？“中國造”又處於哪個階段？

1月9日12時11分，中國“快舟一號甲”通用型固體運載火箭成功在酒泉衞星發射中心發射“吉林一號”靈巧視頻03星，同時搭載“行雲試驗一號”、“凱盾一號”兩顆立方體星。圖為火箭發射瞬間。中新社發 亓創 攝

可重複使用火箭是相對於“一次性運載火箭”而言的概念，指運載器從地面起飛完成預定發射任務後，全部或部分返回並安全着陸，經過檢修維護與燃料加註，可再次執行發射任務。國際宇航聯空間運輸委員會秘書長、中國航天科工集團公司二院研究員楊宇光介紹説：

楊宇光：發展可回收式的運載火箭，其核心目的還是為了降低進入太空的成本。因為我們知道，目前，人類進入太空的唯一手段還是運載火箭，那麼運載火箭成本是非常高的，實際上它的大部分成本集中在發動機以及結構控制等部件，而火箭的燃料在整個的成本中佔比比較低。所以説目前從技術上來説，專家也都認為如果能把火箭本身回收，那麼即使犧牲一部分推進劑，整個發射服務成本也有可能會降低。

也就是説，可重複使用火箭單位有效載荷的運輸成本可以降低，還能大幅縮短髮射準備時間，有望像飛機一樣實現航班化的天地往返運輸。

楊宇光：可回收式的運載火箭主要是分為部分可回收以及完全可回收兩大類。那麼部分可回收主要是回收它的一子級，最開始工作的子級，這個相對來説還比較容易一些；而最難回收的其實是火箭的末子級，因為火箭的末子級會隨着它的有效載荷一塊兒進入軌道，再想回收的話還需要消耗一部分燃料讓它再落。而且因為它的速度非常高，有七點幾公里每秒，所以在回來過程中，這個加熱也很嚴重，給它進行防熱實際上就是説是個很嚴重的問題。而最為關鍵的目前比較爭議大，可能會影響到未來發展的，其實還是從我們回收運載火箭到對它進行檢測、維修，然後再發射，這樣一個過程，整個的環節所有的操作能不能把經費和成本控制住，這個是決定我最後是不是節約成本的一個最關鍵因素。

正是基於此，可回收火箭技術成為世界航天領域一顆璀璨的“明珠”，也成為航天大國激烈角逐的最前沿領域之一。中國航天科技集團公司五院研究員龐之浩表示，其回收方式，目前主要有三種。

龐之浩：第一種是降落傘垂直下降方案，即在火箭分離後先進行空中制動變軌進入返回地球大氣層的返回軌道，接着在低空採用降落傘減速，最後打開氣囊或用緩衝發動機着陸；第二種是動力反推垂直下降方案，其空中變軌制動同第一種一樣，但在低空採用發動機反推減速，以垂直下降方式降落地面，美國“獵鷹9”火箭採用的就是這種方案；第三種是滑翔飛行水平降落方案，即箭體採用翼式飛行體，在變軌制動後，火箭像飛機一樣水平降落返回地面。

龐之浩認為，目前使用的回收方式各有千秋。一方面，由於尺寸、外形等原因，採用垂直下降方案回收火箭的難度遠遠大於航天飛機回收；另一方面，航天飛機雖然可以水平着陸至指定機場，但其維修成本高，風險較大。

龐之浩：這三種吧，前兩種都是垂直下降吧，也是各有千秋。動力反推垂直下降的方案要消耗較多的燃料，使火箭損失一些運載能力，但是降落傘垂直下降方案消耗燃料比較小，主要靠降落傘的阻力，但是降落傘會受氣流影響比較大，不太容易控制落點和姿態。現在還有一些公司包括俄羅斯公司，正在研製回收時帶有可展開小翅膀的運載火箭，還沒有成功，正在研製，還沒有發射。

在今年6月舉行的2017全球航天探索大會上，我國首次向全球公佈了正在進行的可重複使用運載火箭概念方案，就包括“垂直起降方案”和“傘降方案”，這兩個方案已經完成部分試驗驗證，一些關鍵技術已經突破。中國航天科技集團公司一院科技委主任魯宇：

魯宇：在重複使用技術上我們的基本觀點是要符合我們中國發展的國情，怎麼能跟真正實現低成本，重複使用的目的就是為了低成本，我們要把這兩個問題能夠統籌好，才能夠來確定我們將來究竟走什麼樣的方案。

目前，中國可重複使用運載器研製正處於攻關研製階段，預計在2020年左右將完成首飛，並將實現10天10次發射、單位有效載荷發射成本降低至現有一次性運載火箭的五分之一的目標，屆時將比肩美國，成為幾乎與美國同時完成自主研製重複使用運載器的國家。

另據瞭解，中國正在規劃開展火箭動力與組合動力完全重複使用運載器的攻關研製。如果順利，將在2030年前全部完成可重複使用運載器的研發及飛行試驗，成為全球首個實現完全重複使用運載器研製的國家。