可重復(fù)使用的 “航天使者”

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

可重復(fù)使用運(yùn)載火箭對(duì)太空經(jīng)濟(jì)的影響

太空經(jīng)濟(jì)是指與太空探索、開(kāi)發(fā)和利用相關(guān)的各種經(jīng)濟(jì)活動(dòng)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(cè)、太空旅游、太空資源開(kāi)發(fā)、航天運(yùn)輸?shù)取?/p>

近年來(lái)，太空經(jīng)濟(jì)迅速崛起，成為全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎。航天技術(shù)的飛躍進(jìn)步，在衛(wèi)星定位、衛(wèi)星通信、獲取實(shí)時(shí)氣象、農(nóng)業(yè)、物流等各類遙測(cè)數(shù)據(jù)方面提供了不少的貢獻(xiàn)。

可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)的發(fā)展是太空經(jīng)濟(jì)革命的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的運(yùn)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(huì)被棄置或銷毀，造成巨大的浪費(fèi)和污染?？芍貜?fù)使用運(yùn)載火箭可以在完成任務(wù)后回收再利用，相比傳統(tǒng)的運(yùn)載火箭，可以大幅降低運(yùn)載火箭發(fā)射的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

研發(fā)可重復(fù)使用運(yùn)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(jìn)系統(tǒng)、熱防護(hù)系統(tǒng)以及自動(dòng)控制等多個(gè)方面。具體來(lái)說(shuō)，科研團(tuán)隊(duì)研制出一種新型推進(jìn)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(diǎn)，對(duì)于可重復(fù)使用運(yùn)載火箭的成本控制起到更大的幫助；同時(shí)，為了讓可重復(fù)使用運(yùn)載火箭能夠承受重返大氣層時(shí)的高溫，必須研發(fā)先進(jìn)的熱防護(hù)系統(tǒng)；并且，為了提升效率并降低成本，推進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)化也是關(guān)鍵技術(shù)之一，其中包括對(duì)電推進(jìn)、離子推進(jìn)等高效推進(jìn)技術(shù)的探索；此外，運(yùn)載火箭的順利回收也離不開(kāi)先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)。

朱雀二號(hào)火箭使用液氧甲烷作為推進(jìn)燃料

此外，可重復(fù)使用運(yùn)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(huì)成為一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)，為太空經(jīng)濟(jì)帶來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

中國(guó)航天在可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)上的努力

2020年9月4日，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，利用長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗(yàn)運(yùn)載火箭。此次試驗(yàn)的圓滿成功，標(biāo)志著中國(guó)可重復(fù)使用運(yùn)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(jià)的往返方式。

長(zhǎng)征二號(hào)F火箭

2022年8月5日，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，運(yùn)用長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗(yàn)運(yùn)載火箭。該項(xiàng)目的圓滿成功，中國(guó)亞軌道重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)的發(fā)展獲得了重要突破，為實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展和自主可控邁出了堅(jiān)實(shí)的第一步。

2023年12月14日，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，運(yùn)用長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗(yàn)運(yùn)載火箭。此次運(yùn)載火箭的任務(wù)主要目的是驗(yàn)證可重復(fù)使用技術(shù)并開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。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(jìn)行了更長(zhǎng)時(shí)間的太空飛行，為中國(guó)未來(lái)載人航天和深空探測(cè)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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

朱雀三號(hào)VTVL-1

2024年10月11日，中國(guó)在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功回收首顆可重復(fù)使用返回式技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十九號(hào)衛(wèi)星。這顆衛(wèi)星作為中國(guó)“十四五”期間的重要新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，在飛行試驗(yàn)中突破了可重復(fù)使用、無(wú)損回收、高微重力保障等關(guān)鍵技術(shù)，驗(yàn)證了新一代高性能可重復(fù)使用返回式空間試驗(yàn)平臺(tái)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到了各項(xiàng)預(yù)期試驗(yàn)效果。這不僅標(biāo)志著中國(guó)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)取得了重要進(jìn)展，也為未來(lái)宇宙探索奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

實(shí)踐十九號(hào)衛(wèi)星順利回收

中國(guó)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(yùn)載火箭技術(shù)方面的突破。中國(guó)已經(jīng)成功發(fā)射并回收了三次可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭、順利垂直起降并返回朱雀三號(hào)運(yùn)載火箭和回收實(shí)踐十九號(hào)衛(wèi)星，這些應(yīng)用的成功充分展示了中國(guó)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)的成熟度和可靠性。中國(guó)航天在這一領(lǐng)域的努力，將為未來(lái)的宇宙探索和利用開(kāi)辟更加廣闊的前景。

可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)對(duì)未來(lái)宇宙探索的影響

中國(guó)計(jì)劃在全面提升新一代運(yùn)載火箭性能水平基礎(chǔ)上，計(jì)劃到2045年實(shí)現(xiàn)1小時(shí)全球抵達(dá)、地面與軌道間以及軌道與軌道間的“航班化”航天運(yùn)輸。中國(guó)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)將分階段推進(jìn)：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(yàn)使用系統(tǒng)；2035年實(shí)現(xiàn)目標(biāo)初步建成，總飛行數(shù)百次、總貨運(yùn)千噸級(jí)、總客運(yùn)千人次；到2045年目標(biāo)全面建成，實(shí)現(xiàn)按需發(fā)射，每年總飛行次數(shù)達(dá)到千次量級(jí)，總貨運(yùn)萬(wàn)噸級(jí)，總客運(yùn)萬(wàn)人次。這將極大的改變?nèi)蚪煌ê臀锪髂Ｊ健?/p>

國(guó)際上，美國(guó)太空探索技術(shù)公司SpaceX獵鷹9號(hào)火箭已經(jīng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)送全平民乘組前往國(guó)際空間站，但目前太空旅游的成本對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)仍然是難以承受的。隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的成熟，未來(lái)太空旅游的成本有望進(jìn)一步降低，使得更多的公眾能夠體驗(yàn)到太空旅行。

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

在未來(lái)，可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)在太空領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)越來(lái)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(kāi)展各種太空探索活動(dòng)。這不僅有助于深入研究宇宙奧秘，開(kāi)發(fā)利用太空資源，還能拓展人類在宇宙中的活動(dòng)空間，為人類探索宇宙的征程帶來(lái)新的機(jī)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(lái)，共同開(kāi)啟未來(lái)宇宙探索的新時(shí)代。

部分信息來(lái)源于新華網(wǎng)、人民網(wǎng)，科普中國(guó)等

（科學(xué)性審核：周炳紅，中國(guó)航天科普大使）

責(zé)任編輯：王磊