可重復(fù)使用的“航天使者”

2024年9月6日，中國第三次成功發(fā)射的可重復(fù)使用運載火箭順利著陸。這不僅標志著中國在航天領(lǐng)域技術(shù)的又一次重大突破，也為太空經(jīng)濟的繁榮注入了創(chuàng)新動力。

可重復(fù)使用運載火箭對太空經(jīng)濟的影響

太空經(jīng)濟是指與太空探索、開發(fā)和利用相關(guān)的各種經(jīng)濟活動的總和。它涵蓋了廣泛的領(lǐng)域，包括衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航、地球觀測、太空旅游、太空資源開發(fā)、航天運輸?shù)取?/p>

近年來，太空經(jīng)濟迅速崛起，成為全球經(jīng)濟增長的新引擎。航天技術(shù)的飛躍進步，在衛(wèi)星定位、衛(wèi)星通信、獲取實時氣象、農(nóng)業(yè)、物流等各類遙測數(shù)據(jù)方面提供了不少的貢獻。

可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)的發(fā)展是太空經(jīng)濟革命的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的運載火箭每次發(fā)射都需要消耗大量的材料和燃料，而且很多部件在完成任務(wù)后就會被棄置或銷毀，造成巨大的浪費和污染?？芍貜?fù)使用運載火箭可以在完成任務(wù)后回收再利用，相比傳統(tǒng)的運載火箭，可以大幅降低運載火箭發(fā)射的成本，提高經(jīng)濟效益。

研發(fā)可重復(fù)使用運載火箭涉及到諸多尖端技術(shù)的突破和創(chuàng)新，這些技術(shù)涵蓋了材料科學(xué)、推進系統(tǒng)、熱防護系統(tǒng)以及自動控制等多個方面。具體來說，科研團隊研制出一種新型推進燃料-液氧甲烷，它具有環(huán)保、成本低廉和易于重復(fù)使用的特點，對于可重復(fù)使用運載火箭的成本控制起到更大的幫助；同時，為了讓可重復(fù)使用運載火箭能夠承受重返大氣層時的高溫，必須研發(fā)先進的熱防護系統(tǒng)；并且，為了提升效率并降低成本，推進系統(tǒng)的優(yōu)化也是關(guān)鍵技術(shù)之一，其中包括對電推進、離子推進等高效推進技術(shù)的探索；此外，運載火箭的順利回收也離不開先進的自動控制技術(shù)。

朱雀二號火箭使用液氧甲烷作為推進燃料

此外，可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)的發(fā)展為太空旅游提供了可能性。一旦成本降低到足夠水平，太空旅游可能會成為一個新的產(chǎn)業(yè)，為太空經(jīng)濟帶來新的增長點。

中國航天在可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)上的努力

2020年9月4日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，利用長征二號F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗運載火箭。此次試驗的圓滿成功，標志著中國可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)研究取得重要突破，后續(xù)可為和平利用太空提供更加便捷、廉價的往返方式。

長征二號F火箭

2022年8月5日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，運用長征二號F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗運載火箭。該項目的圓滿成功，中國亞軌道重復(fù)使用運載火箭技術(shù)的發(fā)展獲得了重要突破，為實現(xiàn)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展和自主可控邁出了堅實的第一步。

2023年12月14日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，運用長征二號F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗運載火箭。此次運載火箭的任務(wù)主要目的是驗證可重復(fù)使用技術(shù)并開展空間科學(xué)實驗。與前兩次任務(wù)相比，此次飛行任務(wù)將軌道高度提升至600公里，并進行了更長時間的太空飛行，為中國未來載人航天和深空探測積累了寶貴的經(jīng)驗。

2024年9月11日，中國自主研發(fā)的朱雀三號VTVL-1可重復(fù)使用垂直起降回收試驗箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心順利完成10公里級垂直起降返回飛行試驗。此次試驗的圓滿完成，意味著我國商業(yè)航天在可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)方面取得了重大突破，為未來實現(xiàn)大運力、低成本、高頻次且可重復(fù)使用的航天發(fā)射奠定了堅實的基礎(chǔ)，邁出了至關(guān)重要的一步。

朱雀三號VTVL-1

2024年10月11日，中國在東風(fēng)著陸場成功回收首顆可重復(fù)使用返回式技術(shù)試驗衛(wèi)星——實踐十九號衛(wèi)星。這顆衛(wèi)星作為中國“十四五”期間的重要新技術(shù)試驗衛(wèi)星，在飛行試驗中突破了可重復(fù)使用、無損回收、高微重力保障等關(guān)鍵技術(shù)，驗證了新一代高性能可重復(fù)使用返回式空間試驗平臺的各項技術(shù)指標，達到了各項預(yù)期試驗效果。這不僅標志著中國可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)取得了重要進展，也為未來宇宙探索奠定了堅實的基礎(chǔ)。

實踐十九號衛(wèi)星順利回收

中國航天事業(yè)正在經(jīng)歷快速發(fā)展的階段，特別是在可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)方面的突破。中國已經(jīng)成功發(fā)射并回收了三次可重復(fù)使用的運載火箭、順利垂直起降并返回朱雀三號運載火箭和回收實踐十九號衛(wèi)星，這些應(yīng)用的成功充分展示了中國可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)的成熟度和可靠性。中國航天在這一領(lǐng)域的努力，將為未來的宇宙探索和利用開辟更加廣闊的前景。

可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)對未來宇宙探索的影響

中國計劃在全面提升新一代運載火箭性能水平基礎(chǔ)上，計劃到2045年實現(xiàn)1小時全球抵達、地面與軌道間以及軌道與軌道間的“航班化”航天運輸。中國實現(xiàn)這一目標將分階段推進：2025年前為起步建設(shè)階段，主要任務(wù)是突破關(guān)鍵技術(shù)，形成試驗使用系統(tǒng)；2035年實現(xiàn)目標初步建成，總飛行數(shù)百次、總貨運千噸級、總客運千人次；到2045年目標全面建成，實現(xiàn)按需發(fā)射，每年總飛行次數(shù)達到千次量級，總貨運萬噸級，總客運萬人次。這將極大的改變?nèi)蚪煌ê臀锪髂Ｊ健?/p>

國際上，美國太空探索技術(shù)公司SpaceX獵鷹9號火箭已經(jīng)實現(xiàn)運送全平民乘組前往國際空間站，但目前太空旅游的成本對于普通人來說仍然是難以承受的。隨著技術(shù)的進步和市場的成熟，未來太空旅游的成本有望進一步降低，使得更多的公眾能夠體驗到太空旅行。

搭載“龍”飛船的“獵鷹9”火箭從美國佛羅里達州肯尼迪航天中心發(fā)射升空

在未來，可重復(fù)使用運載火箭技術(shù)在太空領(lǐng)域的應(yīng)用會越來越多，它將大幅降低航天任務(wù)的成本，提高探索效率，使我們能夠更加頻繁、靈活地開展各種太空探索活動。這不僅有助于深入研究宇宙奧秘，開發(fā)利用太空資源，還能拓展人類在宇宙中的活動空間，為人類探索宇宙的征程帶來新的機遇和可能。隨著技術(shù)的不斷突破和成本的降低，可重復(fù)使用航天技術(shù)有望讓更多人參與到宇宙探索中來，共同開啟未來宇宙探索的新時代。

部分信息來源于新華網(wǎng)、人民網(wǎng)，科普中國等

（科學(xué)性審核：周炳紅，中國航天科普大使）