在商业航天领域,SpaceX凭借垂直回收(VTVL)技术树立了行业标杆,其猎鹰9号火箭实现了子级回收与重复利用,引领了全球火箭回收技术的发展潮流。然而,中国民营火箭公司千亿航天(NayutaSpace)正另辟蹊径,探索一种名为ADHL(气动减速 - 水平着陆)的技术路径,试图为商业火箭复用提供全新的解决方案。
垂直起降技术虽优势显著,如回收着陆精度高、冲击小,能实现箭体整体无损伤回收,且发射与回收采用同一发射台提升了运载效率,但并非毫无挑战。该技术对发动机要求严苛,需在极端工况下多次可靠启动并实现推力深度连续调节,同时回收阶段预留的减速制动燃料会占用有效载荷的10%到15%。在此背景下,气动减速技术应运而生,它并非对垂直回收的否定,而是基于不同技术逻辑和适用场景的选择。
从技术演进看,气动减速在特定场景具有独特价值。二子级飞船/火箭回收只能采用此技术,因二级再入速度高达25马赫左右,面临3000度左右的严苛热环境,无法通过预留多余推进剂减速。目前全球现役的二级飞船/火箭,如神舟飞船、SpaceX龙飞船及星舰、NASA猎户座飞船、俄罗斯联盟号飞船等,均通过气动减速实现返回。这意味着,要实现火箭一二级全复用,气动减速是重要技术方向,与垂直回收共同构成火箭回收技术的完整图谱,千亿航天选择ADHL技术路线正是基于此逻辑。
千亿航天的ADHL技术方案,融合了高超声速飞行器和战斗机的设计理念,在返回阶段利用大气阻力进行火箭气动减速。其原理类似飞机降落时放下襟翼增加阻力降速,而非一直依靠发动机“刹车”。这一思路虽符合物理直觉,但对火箭设计标准提出新挑战,如材料刚度、热管理等。其中,在大气阻力下精准控制火箭箭体,避免俯仰偏转,确保稳稳飘回地面,是最大的难题。
火箭一级与上面级分离时速度超马赫数5,以每秒近两公里的速度冲向大气层,此时空气如同一堵墙。千亿航天的做法是在一级箭体设计独特气动外形——可调节翼面。回收阶段,这些结构不断调整箭体飞行姿态和轨迹,最大化利用大气阻力被动减速,让火箭像落叶般“滑翔”。这一过程需精密控制,姿态偏一度,大气阻力产生的热量就可能超过材料极限;轨迹偏一毫,落点可能偏离跑道数十公里,且一切发生在大气层边缘的几分钟内。
依据ADHL技术原理,火箭一子级再入后以“倾斜姿态”大攻角飞行,像风筝一样借助大气阻力减速,将速度从高超音速(超3000米/秒)降至亚音速(约260米/秒),最后20秒点火实现水平着陆。这种“借力打力”的思路带来关键优势,即无需发动机多次点火减速,大幅减少了为回收预留的燃料。
从数据上看,大攻角下箭体阻力系数可从传统锥体的0.5提升至2.1。以千亿航天主力型号“玄鸟 - R”为例,直径3.8米的箭体,在30公里高度、6马赫速度下,气动阻力可达71.76吨,能在52秒内将速度从2800米/秒降至500米/秒,其70°大攻角姿态控制已通过多次仿真迭代验证。相比垂直回收,ADHL方案对发动机依赖大幅降低,点火次数从3次减至1次,点火时长从60至90秒缩至10至20秒,对发动机推重比、深度调节能力等环节敏感度较低,可直接适配现有供应链。
ADHL技术逻辑的可行性,得益于我国在高超声速飞行器、先进战斗机等重大工程中积累的世界领先能力体系,包括气动设计、控制算法、热防护技术、试验验证平台以及一批顶尖人才。千亿航天团队核心骨干多来自这些领域,他们将在国家重大工程中积累的经验迁移至火箭控制上,形成了独特技术护城河,为ADHL落地奠定基础。
技术探索最终要回归商业逻辑检验。垂直回收成为主流,是因其证明火箭复用在经济上可行,SpaceX的猎鹰9号开创了火箭发射、回收、再发射的先河。但在成本敏感的市场中,运力损失仍有优化空间。ADHL的切入点在于实现复用的同时最大限度保留运力,使火箭制造成本可摊薄到更多次发射中,降低进入太空成本,重新定义个体与太空资源的连接方式。我国两大巨型星座GW星座(规划约1.3万颗卫星)和千帆星座(规划约1.5万颗卫星)正在密集部署,合计2.8万颗卫星,按10年部署周期测算,年均需完成数百次发射。当前,行业与资本市场更关注性价比高、可执行性强的技术方案,未来高频次发射市场中,谁能提供更纯粹运力、更低单次成本,谁就更具竞争力。
目前,千亿航天的“玄鸟 - R”全尺寸试验箭已生产完毕。这枚火箭外形与常见圆柱体不同,多了为ADHL技术设计的四个翼面,是气动减速水平着陆方案的物理载体。接下来,它将进行地面试验、低空缩比试验,再到全流程试车验证。若进展顺利,我们将很快看到这枚火箭在天空中“滑翔”回家的画面,这将是ADHL技术从概念走向工程验证的关键一步。ADHL水平着陆特性天然适合未来地外/外星空间站货物的精准返回,在空间站货物返回场景中,精准降落在跑道上比海上回收或沙漠着陆更可控,对货物冲击也更小;在亚轨道太空旅游中,水平着陆能为乘客提供平稳、低过载的飞行体验,其想象空间远不止于“运卫星”。







