中国航天科技领域迎来重要进展,我国首个用于火箭网系回收的海上平台“领航者”顺利完成交付。这一成果标志着我国在可重复使用运载火箭回收技术上迈出关键一步,相关系统建成后,将在海上构建起稳定、可靠且精准的火箭回收体系。
在可重复使用运载火箭技术蓬勃发展的当下,国际上已探索出多种火箭回收模式。早期,伞降回收是较为常见的方式;后来,出现了在火箭子级加装机翼或翼伞,使其像飞机一样水平降落的回收方法;甚至国外还曾尝试用直升机在空中捕获火箭,不过这一技术路线最终被放弃。目前,垂直起降回收成为世界主流的火箭回收模式。与一次性火箭不同,垂直起降回收火箭新增了栅格舵与着陆支腿。在再入阶段,栅格舵展开,精准控制火箭姿态与落点;触地前,着陆支腿展开,助力火箭平稳软着陆。
中国航天科技集团专家许学雷介绍,网系回收属于垂直起降回收的一种独特形式。其原理与舰载机借助阻拦索系统在航母上降落类似,但又有不同。回收垂直降落的火箭时,需在高空布设阻拦索,当火箭降至一定高度,箭上挂钩会挂在4根“井”字形绳索上,从而完成捕获回收。
网系回收具备诸多优势。许学雷指出,这是一种新型的箭地协同火箭回收模式。该系统与箭上回收装置高度协同,能显著提高回收过程中捕获、缓冲的成功率。具体而言,回收船要与火箭频繁交互,实现箭找船;火箭需采用多重关机策略,保证挂钩与网平面的相对几何关系;箭上挂钩与缓冲索、缓冲缸等要进行多重阻尼特性匹配,确保火箭平稳接驳。与当前主流回收方案相比,网系回收对火箭着陆指标更为友好。火箭入网接驳时,大部分动能和势能被地面缓冲机构吸收,大大降低了对箭上缓冲结构设计的要求。针对火箭落点偏差,回收系统通过简单高效地调整地面设备尺寸规模,就能提高适应能力,同时降低对火箭发动机推力调节能力的要求。多数可重复使用火箭的支腿等装置需随箭定制、随箭飞行,而网系回收系统有助于简化火箭结构,提升效率和效益。而且,该系统通过指标系列化设计,可适应不同规模的火箭回收。
“领航者”作为兼具船舶和回收平台功能的海上平台,在技术上存在诸多难点。许学雷介绍,“领航者”长144米,外廓宽50米,吃水5.5米,满载排水量达2.5万吨,具备DP2动力定位能力。作为回收船,“领航者”与火箭着陆时的位置姿态需高度协同,在横摇、纵摇及艏摇等普通船舶设计不太关注的指标上,有着更高要求。同时,其动力定位系统定位精度要满足各个浪向下的指标要求。普通船舶动力定位只考核迎浪(艏向角180度)状态的定位能力,而回收船需考虑60度甚至90度时的定位精度。在船体结构设计方面,普通船舶主要考虑载荷在甲板面均匀分布,但网系回收海上平台通过四组大支座固定在甲板上,载荷高度集中,给船体结构设计带来巨大挑战。而且,网系回收系统是高耸桁架结构,质量大、重心高,给船舶稳性设计带来很大困难,需要在设计之初开展各种海况下的载荷分析、风洞实验、外廓飘台设计等工作。











