在航天领域,运载火箭的回收技术一直是各国竞相攻克的关键难题。近日,我国长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场成功发射,并首次实现了运载火箭一子级可控回收,这一壮举标志着我国在重复使用火箭技术方面取得了重大突破,成为全球首个掌握运载火箭网系回收技术的国家,同时也是继美国之后第二个掌握大运力可回收火箭技术的国家。
此次发射中,火箭一二级分离后,一子级垂直返回,最终在海上回收平台通过网系捕获方式成功回收。这一回收方式与传统的火箭回收技术有着显著区别,它采用了全新的网系捕获原理。火箭在下降过程中,通过发动机反推减速与栅格舵姿态控制的双重作用,实现垂直下降。随后,火箭并非依靠自身的着陆腿,而是直接飞入海上回收平台张开的柔软大网中。网系通过阻拦与形变吸收着陆冲击力,从而完成对火箭的捕获,确保火箭平稳着陆。
网系回收技术的核心理念在于“软着陆”。它采用了由特种纤维与钢索组成的“井”字形柔性网络,这种网络不需要火箭精准降落在某个绝对位置上。只要火箭降落进入网内,绳索的拉伸形变以及底部的滑轮、液压阻尼器就能有效吸收火箭的动能,使火箭得以“温柔”降落。相比之下,美国SpaceX公司采用的“筷子回收”方式则是一种“硬着陆”技术。它使用坚硬的机械臂,要求火箭在降落终点实现精准的点对点结合,火箭两侧的承重销需精准卡入机械臂的承重槽中。
在海上复杂的环境下,网系回收技术展现出了独特的优势。海上风高浪急,回收船会发生不规律的晃动、起伏和倾斜。而网系回收技术具有较大的容错空间,火箭落点偏差容错最大可以达到10米。即使回收船因风浪偏移数米,或火箭控制出现偏差,只要落入大网范围,柔性网就能凭借自身的弹性把火箭温软而牢靠地兜住。相比之下,“筷子回收”方式虽然可以实现火箭落地即复位的状态,省去了吊装、转运、二次对齐的时间,让火箭快速重复使用,但它对降落精度的要求极高,几乎是一种硬碰硬的方式。
从火箭设计角度来看,网系回收技术也带来了新的变革。采用网系回收的火箭,其顶部或级间段可以呈现轻量化的“人字形挂钩”设计。由于网系本身具有极强的消能缓冲能力,火箭挂钩和局部结构承受的瞬时冲击载荷相对较小。而“筷子回收”方式则要求火箭在栅格舵下方设计两个能够承受数百吨重量的承重销,以承受机械臂夹住火箭瞬间产生的极大局部集中载荷。
我国的“网系回收”系统部署在海上回收平台“领航者”号回收船上,是一个复杂的箭地协同动力学拦截系统。它由高强度柔性阻拦索、滑轮组、液压阻尼消能元件等组成。这个系统的核心组成结构是“井”字形阻拦索,由多根高强度、耐高温特种纤维或钢索编织而成,在回收船上方的主框架间张开,形成核心捕获区。火箭一子级取消了传统着陆腿,改在级间段或合适位置加装人字形挂钩装置。智能阻尼缓冲系统则由网系底部连接滑轮组与液压阻尼器构成,在捕获火箭的瞬间通过阻尼位移吸收能量。
网系火箭回收的过程犹如一场精心编排的“三部曲”。首先是索钩挂入,火箭垂直减速下降进入回收网,火箭上的挂钩精准卡入“井”字形网中。接着启动变形消能,捕获网的绳索发生拉伸,并在滑轮组的带动下向外拉动液压阻尼器,通过流体阻力将火箭巨大的下落动能转化为热能耗散掉。最后是稳定火箭姿态,通过柔性牵引和递增式减速,将火箭着陆瞬间的过载平稳控制在3G以内,最终让箭体安全停稳。
此次长征十号乙运载火箭网系回收的成功,不仅在技术上取得了重大突破,也在资本市场上引起了强烈反响。消息传出后,A股商业航天板块25只个股直接涨停。这一现象充分表明,中国航天在重复使用火箭技术领域的历史性突破,让资本市场看到了中国商业航天的广阔发展前景。同时,我国航天也将对“网系回收”与“筷子回收”两种技术兼收并蓄,并行采用和推进,加快实现运载火箭从“可回收”向“大规模复用”的实际可行转化,进一步降低单次发射成本。








