美新一代重型运载火箭“星舰”第5次试飞引关注 “筷子夹火箭”难在哪?-新华网
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2024 10/22 14:46:33
来源:中国国防报

美新一代重型运载火箭“星舰”第5次试飞引关注 “筷子夹火箭”难在哪?

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  太空探索技术公司“星舰”火箭的一级助推器返回发射工位(合成图)

  北京时间10月13日,美国太空探索技术公司新一代重型运载火箭“星舰”进行第5次飞行试验。本次试飞有两重目标,一是“超级重型”一级助推器原位返回发射场,利用发射塔架上的机械臂对其进行捕捉回收;二是“星舰”二级飞船在印度洋上实现10米级精准软着陆。

  从试验过程看,发射后约7分钟,一级助推器返回发射工位,被发射塔架上的机械臂捕获回收。二级飞船继续飞行,约40分钟后,开始再入返回,随后溅落在南印度洋预定区域。至此,“星舰”火箭的第5次飞行试验达到预定目标,获得成功。

  本次飞行试验的最大看点是发射塔架上的机械臂捕获、回收一级助推器,这一过程被形象地称为“筷子夹火箭”。“星舰”火箭的一级助推器为何采用这种回收方式,其技术难点有哪些,又有何重要应用?

  “星舰”火箭与其他运载火箭最大的不同,在于其一级助推器和二级飞船均可重复使用。其中,二级飞船采用猎鹰9号火箭的海上回收方式。一级助推器则未采用这种回收方式,而是直接返回发射工位。直接返回发射工位的回收方式具有许多优势,一方面不必建造大型驳船,节省成本;另一方面,回收的一级助推器仅需简单的测试维护,就能再次投入使用,缩短了重复使用周期。不过,直接返回发射工位的一级助推器需要消耗更多推进剂,对整个“星舰”火箭的运载能力造成影响。好在运力损失可由发射次数弥补,因此“星舰”火箭在总体上仍能达到降低发射成本的目的。

  本次测试中,二级飞船在南印度洋实现再入返回和软着陆,展示了可重复使用技术的应用前景。与一级助推器在分离点的速度在2千米/秒不同,二级飞船再入返回时的速度高达7千米/秒。如此高速的二级飞船要实现软着陆,需要利用大气层摩擦为其减速。因此,二级飞船放弃了猎鹰9号火箭成熟的铝锂合金设计,采用耐热性更高、结构强度更优的不锈钢作为舰体材料。同时,二级飞船在返回着陆段,通过调整发动机推力实现姿态调整和软着陆。由于二级飞船的体积小于一级助推器,因此返回着陆时未采用“筷子”式回收装置,而是利用尾段的6个支腿(俗称“板凳”),实现在着陆场的平稳降落。采用这种方式回收的二级飞船对降落地的基础设施要求不高,甚至不需要机场,只要有类似直升机坪那样的小块平整场地,就能实现降落。因此,未来“星舰”火箭不仅能够用于执行在轨发射任务,将载荷送入预定轨道,还能执行全球点对点快速运输任务。

  分析认为,太空探索技术公司通过“筷子+板凳”的模式,探索近地空间大规模低成本运输技术,这种新的航天运输模式受到外界广泛关注。“星舰”火箭的设计初衷是通过在轨加注等方式,实现星际间快速往返,因此要求简化发射设施,间接孵化了像“筷子”“板凳”这样的新技术。

  总体看,“星舰”火箭的第5次飞行试验初步探索出提高发射效率、降低发射成本的新途径,需继续测试其技术可靠性。美国宇航局将“星舰”火箭纳入“阿尔忒弥斯”载人重返月球计划,太空探索技术公司视其为登陆火星的工具。其未来发展值得继续关注。(少谋)

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