本刊记者 贾璇｜北京报道

重复使用运载火箭不仅是航天技术的革命
，
更是开启“太空经济时代”的钥匙
。
它通过降低成本、提高效率、促进可持续性
，
正在重塑人类进入太空的方式
，
并为未来的太空工业化奠定基础
。
在这场奔向星辰的竞赛中
，
全球航天力量正以前所未有的步伐加速前行
。


12月3日
，
朱雀三号遥一重复使用运载火箭发射
，
引发各界广泛关注
。
该火箭是我国民营运载火箭企业蓝箭航天空间科技股份有限公司（以下简称“蓝箭航天”）自主研制的新一代低成本、大运力、高频次、可重复使用液氧甲烷运载火箭
。


此次任务在完成入轨飞行后
，
开展火箭一级回收验证
，
但过程中发生异常燃烧
，
未实现在回收场坪的软着陆
。
虽未实现预定回收目标
，
但检验了朱雀三号运载火箭测试、发射和飞行全过程方案的正确性、合理性
，
各系统接口的匹配性
，
获取了火箭真实飞行状态下的关键工程数据
，
为后续发射服务、子级可靠回收可重复使用奠定了重要基础
。


朱雀三号遥一重复使用运载火箭发射 蓝箭航天|供图

火箭回收环节面临三大挑战

早在50余年前
，
我国就已经掌握航天器从轨道返回地面的制导、防热、软着陆等全套技术
。
但在重复使用运载火箭领域
，
朱雀三号才进行首飞
，
是因为火箭在回收环节面临诸多复杂且极具挑战性的技术挑战
。


据业内人士介绍
，
技术难点主要体现在垂直回收的精准控制、天地协同的复杂要求及极端环境下系统一体化等方面
。
简单可概括为：要“飞得稳”“回得准”
，
还要“用得起”
。


“飞得稳”指在回收阶段
，
要让无翼的箭体从数万米高空精准落地
，
相当于给高速下落的“铁疙瘩”精准踩刹车
。
发动机需多次起动、深度变推
，
实现毫秒级的推力调节
，
姿态控制要在极端环境下保持稳定
，
着陆腿同步零失误展开
，
这一过程的系统耦合性很强
，
任何一个环节出现偏差
，
都可能导致回收失败
。


“回得准”指火箭回收像一场天地接力赛
，
一子级分离后要快速瞄准回收场
，
动态规划弹道
，
同时克服无动力滑行、复杂气流扰动的干扰
。
在复杂风场与不确定性下
，
通过高精度定位与实时修正实现“米级”落点
，
对导航和控制系统的精确性和稳定性要求极高
，
对软件与传感的可靠性要求亦高
。


“用得起”指火箭回收要预留推进剂用于减速与姿态调整
，
还要增加热防护与着陆系统
，
必然会牺牲部分运力
。
需要在“回收成本”与“运载效率”之间找到平衡点
，
确保回收带来的成本摊薄超过运载能力的损失
，
配合寿命与健康管理、快速翻修与标准化流程
，
让复用真正地把单位入轨成本“拉下来”
。


取得五项技术突破

值得注意的是
，
朱雀三号在研制方面
，
延续了蓝箭航天贯穿研发、制造、发射与回收全链条的关键技术自主创新能力
，
发射任务取得5项重要技术突破
。


一是在国内首次实现了全新总体布局的重复使用液氧甲烷运载火箭入轨飞行
，
突破了动力、气动、飞控、结构等多专业耦合设计关键技术
，
可有效降低返回过程中的推进剂消耗量
，
提升重复使用模式下的运载能力
。


二是在国内首次实现九机并联液氧甲烷动力系统的集成应用
，
突破了大流量推进剂稳定可靠输送技术
，
满足了全任务复杂剖面下发动机多次起动、深度变推需求
。


液氧甲烷价格便宜、来源广泛易获取
，
作为燃料的成本较传统推进剂能够降低80%
，
且甲烷燃烧无积碳结焦
，
发动机可全生命周期实时监测
，
回收后无须下箭检查
，
加注完成即可再次飞行
。


三是在国内首创全新的高强度不锈钢/高性能激光焊接贮箱制造材料和工艺体系
，
使生产周期缩短了40%
。


不锈钢原材料价格低廉、供应充足、材料利用率达80%以上
，
再加上生产工序少、耗能低、污染小的特点
，
箭上不锈钢结构的成本较铝合金要低两个数量级
。


四是在国内首次实现入轨级重复使用运载火箭高精度返回导航、制导与控制技术的飞行验证
。


五是在国内首次实现重复使用运载火箭混合冗余分布式综合电子集成设计与应用
，
构建了面向服务的集控制、测量、健康管理于一体的开放式系统
。


业内人士指出
，
朱雀三号首飞入轨
，
检验了火箭测试、发射和飞行全过程方案的正确性与合理性
，
以及各系统接口的匹配性
，
证明“不锈钢箭体+九机并联的液氧甲烷动力系统”这条路径的可行性
。


蓝箭航天发布的公开信息显示
，
首飞中
，
朱雀三号一系列关键动作均按计划完成
，
包括火箭起飞、一二级分离、二级发动机起动、整流罩分离、二级发动机关机、二级滑行、二级发动机二次起动等
。


圆满完成入轨的同时
，
一子级按计划开展垂直回收技术的飞行验证
。
过程中
，
一子级成功经受住了可回收技术中最具挑战性的“超音速再入气动滑行阶段”
。


在经历最大动压等严苛环境下
，
箭体结构热防护、总体气动布局以及姿态控制系统均表现良好
，
获得了相关设计在真实飞行环境的真实数据
。


同时
，
火箭在再入点火段、气动滑行段
，
基本实现了对着陆场坪回收点的高精度制导控制
，
验证了冷气反作用控制系统、栅格舵联合复合控制策略和制导算法的正确性
。


朱雀三号遥一运载火箭飞行试验任务 数据来源：蓝箭航天

获取了海量真实飞行数据

遗憾的是
，
在着陆段点火后出现异常
，
没能实现在回收场坪的软着陆
，
残骸陨落在回收场坪边缘
。
据蓝箭航天公开信息表示
，
团队正在进一步分析排查具体原因
。


航天工程是“数据驱动”的典范
。
业内人士强调
，
朱雀三号的首飞
，
除了验证了相关技术
，
更重要的是获取了海量真实飞行数据
，
包括结构载荷、发动机性能、航电系统表现等
。
他强调
，
从某种程度上讲
，
真实数据的价值甚至比单一任务结果更为重要
。
这些真实数据可成为公司研发体系的“数字资产”
。


据透露
，
未来
，
蓝箭航天将逐步通过动力系统升级、起飞规模增加、健康管理应用等技术革新
，
全面提升火箭性能和可靠性
。
作为主力型号全面对接未来10年卫星发射的市场需要
，
“十五五”时期实现1000余吨年入轨投送能力
。


每一次试飞都是新的一步

作为人类迈向太空的唯一途径
，
火箭是人类文明突破地球边界、拓展生存维度和认知极限的核心工具
。


目前
，
世界各国的航天探索大多采用一次性使用运载火箭完成
。
其在完成使命后
，
会经过大气层烧蚀
，
剩余残骸直接掉落地面或海中
，
导致单位有效载荷的运输成本高昂
。


重复使用运载火箭则指从地面起飞
，
完成预定发射任务后
，
全部或部分返回并安全软着陆
，
经过检修维护与燃料加注
，
可再次执行发射任务的火箭
。


业内普遍认为
，
掌握火箭回收并重复使用的技术
，
可节省大量发射成本
，
将对航天事业产生重大影响
。


目前
，
全球掌握可重复使用运载火箭技术的只有美国
。
2015年12月
，
美国太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰9号首次完成回收后
，
成为该公司的主力箭型
，
凭借可重复使用技术大幅降本
，
适配星链的规模化部署需求
。
今年11月
，
美国蓝色起源公司的新格伦火箭成功发射并完成回收
，
使其成为全球第二家掌握火箭回收技术的公司
。


值得注意的是
，
上述两家企业的可回收火箭并非一次测试即成功
。
在实现成功回收前
，
猎鹰9号经历了4次失败
，
新格伦火箭在首飞回收时也遭遇了失利
。


“目前
，
我国在重复使用运载火箭领域已经进入工程化快速突破阶段
，
核心技术攻关与基础设施布局在并行推进
。
”业内人士告诉本刊记者
，
中国航天的“国家队”奠定引领基础
，
商业航天凭借灵活性和创新活力
，
在核心技术攻坚、新型号研发和商业模式探索上也扮演着重要角色
。


采访中
，
多位业内人士表示
，
可重复使用、可规模化商业化运营的中国商业航天正在从愿景走向现实
，
但注定是一场长期主义工程
。
每一次试飞都是迈向高可靠、低成本、高频次进入太空的新一步
，
过程中难免有曲折
，
但每一份数据都会变成可期的进步
。


“我们希望社会各界
，
以理性和耐心陪伴中国商业航天成长的每一步
，
用包容看待试错
，
用时间检验迭代
，
用需求与反馈推动产品化
，
也希望更多青年人才与产业链参与其中
。
”业内人士说
。


网友看法

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