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千亿航天探索气动减速新路径:能否开启商业航天低成本新篇章?

   时间:2026-03-28 19:34:43 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

在商业航天领域,中国正以蓬勃之势迈向新的发展阶段。当众多目光聚焦于传统火箭回收技术时,一家名为千亿航天(Nayuta Space)的中国民营火箭公司,正凭借独特的技术路径,在火箭回收领域掀起新的波澜,试图为商业火箭复用开辟一条全新道路。

目前,全球商业航天领域,SpaceX的垂直回收(VTVL)技术堪称标杆。垂直起降,即火箭垂直起飞后垂直降落,通过这种方式实现子级回收与重复利用。SpaceX的猎鹰9号便是这一技术的典型代表,其优势显著,回收着陆精度极高,着陆冲击小,能确保包括一级发动机等核心部件在内的箭体整体无损伤回收。而且,按照SpaceX的规划,火箭发射与垂直起降共用同一发射台,大大提升了运载效率。凭借这些综合商业应用价值,垂直起降回收路线成为众多公司效仿的“通解”。

然而,垂直回收技术并非毫无挑战。它对发动机要求苛刻,发动机需在极端工况下实现多次可靠启动,还要具备推力的深度连续调节能力,这需要长时间的研发积累。同时,回收阶段需预留燃料用于减速制动,这部分燃料会占用有效载荷的10%到15%,这在一定程度上限制了火箭的运载能力。

在此背景下,千亿航天另辟蹊径,选择了气动减速技术方向。这并非对垂直回收路线的否定,而是基于不同技术逻辑与适用场景的审慎判断。从技术演进角度看,气动减速在特定场景中具有不可替代的价值。以二子级的飞船/火箭回收为例,由于二级再入速度高达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实现减速,目前全球现役所有二级飞船/火箭均采用气动减速技术实现返回,如神舟飞船、SpaceX龙飞船及星舰、NASA现役的猎户座飞船、俄罗斯联盟号飞船等。这意味着,若要实现火箭一二级全复用,气动减速是重要技术方向,既适用于二级回收,也可应用于一级,与垂直回收技术共同构成火箭回收技术的完整体系。

千亿航天提出的“气动减速 - 水平着陆 ADHL(Aerodynamic Deceleration - Horizontal Landing)”技术方案,融合了高超声速飞行器与战斗机的设计理念。在返回阶段,该方案利用大气阻力实现火箭气动减速。简单来说,就是让火箭一级在返回大气层时,借助空气阻力减速,而非完全依赖发动机反推,如同飞机降落时放下襟翼增加阻力、降低速度,而非一直依靠发动机“刹车”。

这一思路看似简单,实则对火箭设计标准提出诸多新挑战。其中,在大气阻力作用下精准控制火箭箭体难度极大,要确保这个庞然大物在空中不俯仰偏转,稳稳飘回地面。火箭一级与上面级分离时,速度超过马赫数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。如何利用这堵墙减速而不被撕裂,是气动设计师们长期研究的课题。千亿航天的解决方案是在一级箭体上设计独特气动外形——可调节翼面。这些结构在回收阶段不断调整箭体飞行姿态与轨迹,最大化利用大气阻力进行被动减速,使火箭像落叶一样“滑翔”。这一过程需要极其精密的控制,姿态偏差一度,大气阻力产生的热量就可能超过材料极限;轨迹偏差一毫,落点就可能偏离跑道数十公里,且这一切都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(超过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,ADHL方案优势明显。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。与垂直回收相比,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技术方案的可行性,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,以及一批经验丰富的顶尖人才。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有效迁移至火箭控制领域,形成独特技术优势,为ADHL技术落地奠定基础。

技术探索最终要回归商业逻辑检验。垂直回收成为主流,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技术切入点在于,在实现复用的同时最大限度保留运力,使火箭制造成本可分摊到更多次发射中,降低单次发射成本。千亿航天团队表示,要打造天地往返的平民化交通工具,通过降低进入太空成本,重新定义个体与太空资源的连接方式。其背后逻辑是,当发射频率足够高时,决定成本的关键是火箭全生命周期创造的价值。

当前,我国两大巨型星座正在密集部署,GW星座规划约1.3万颗卫星、千帆星座规划约1.5万颗卫星,合计2.8万颗。按10年部署周期粗略测算,年均需完成数百次发射。在此背景下,行业与资本市场逐渐关注性价比更高、更具可执行性的技术方案,真正值得关注的是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。

据悉,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,这些独特设计是气动减速水平着陆方案的物理载体。接下来,该火箭将进行地面试验、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完成“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。

值得一提的是,ADHL技术水平着陆特性,天然适合未来地外/外星空间站货物精准返回。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,对货物冲击更小;在亚轨道太空旅游中,乘客需要平稳、低过载飞行体验,水平着陆比垂直冲击更友好。这些延伸方向,让ADHL技术想象空间远不止于“运卫星”。

 
 
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