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浙产试验箭完成10公里“蚱蜢跳”，我们离可重复使用火箭还有多远？
来源：互联网
2024-11-14 08:53:17 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
朱雀三号VTVL-1试验箭点火起飞 蓝箭航天 供图
大漠戈壁，随着一阵烟尘腾起，一枚试验箭稳稳落地。
9月11日中午，浙产民营朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直起降回收试验箭（以下简称：朱雀三号VTVL-1试验箭）在我国酒泉卫星发射中心完成十公里级垂直起降飞行试验。本次试验中，朱雀三号VTVL-1试验箭空中飞行总时间为200.7秒，最高点至距地面高度10002米，最终实现软着陆，向将来实现可重复使用火箭迈出了关键性一步。
垂直起降，即Vertical Takeoff&Vertical Landing，简称VTVL，这是一种可重复使用火箭的回收方式。因过程形似，VTVL试验又被称为“蚱蜢跳”。
为了降低发射成本，让火箭可以重复使用是人类一直追求的方向。业界共识，对于火箭实现可回收重复使用的各项技术积累，VTVL试验有着不可替代的意义。
“蚱蜢跳”一蹦10公里是如何做到的？它的成功意味着什么？试验背后，又藏着怎样的浙江力量？
朱雀三号VTVL-1试验箭落地 蓝箭航天 供图
一枚“复用”试验箭，一蹦10公里
“5、4、3、2、1，点火！”随着一声指令，酒泉卫星发射中心·蓝箭航天液氧甲烷火箭发射工位，朱雀三号VTVL-1试验箭直冲云霄。发动机在轰鸣，熊熊烈焰从试验箭尾部喷出，闪着液氧甲烷燃料特有的蓝。
“这次试验很关键，是我们实现可重复使用火箭研制的重要技术节点。”蓝箭航天总装测发部负责人汪志坚说道。
放眼全球，航天已是大国科技力量的重要角力场。这其中，可回收重复使用火箭又是兵家必争之地。早年间，蓝色起源和太空探索先后实现了“蚱蜢跳”，正是在此基础上，全球瞩目的新谢泼德徳号和猎鹰九号两款可重复使用运载火箭才得以研制成功。
对实现可重复使用运载火箭而言，发射试验箭进行“蚱蜢跳”是不二之选。在践行“可复用”之路上，蓝箭航天的试验箭已先行一步。今年1月，这枚直径3.35米、长度18.3米的朱雀三号VTVL-1试验箭首次飞行。在空中飞行约60秒、飞行高度达320米后，最终实现平稳着陆。
“今日升空之箭，就是当时高飞百米后平稳落地之箭。”汪志坚介绍，首次百米试验完成后，朱雀三号VTVL-1试验箭成功回收，并运回了浙江嘉兴进行检测、升级与改造，最终以更佳的面貌运往酒泉，执行新的试验任务。
110秒、111秒、112秒……飞行时间不断刷新，试验箭越飞越高，直至计划中的最高处，随即开始重返地面，试验箭进入返回阶段。
150秒、151秒、152秒……随着时间推进，它逐渐靠近地面。再次点火、反推，试验箭下降的速度越来越慢，直至三条着陆支腿支撑着箭体稳稳落地，一场试验就此完成。
很快，试验结果数据传回——空中飞行总时间为200.7秒。起飞后约113秒发动机第一次关机，关机后火箭继续依靠惯性飞行至距地面高度10002米的最高点，经过无动力滑行约40秒后，火箭高度降至4.64公里，发动机进行空中100%工况二次点火，火箭进入着陆减速段，并通过在线制导控制算法，调节发动机推力和飞行状态，引导箭体在距离发射工位约3.2公里的回收场坪实现软着陆。
最终，试验圆满成功，各项指标均满足预期设计，达到国内领先水平。
今年7月，潮新闻记者在酒泉卫星发射中心
“蚱蜢跳”难不难？二次点火成亮点
此次试验，是国内民营航天首次完成10公里级“蚱蜢跳”。达成这项成就难不难？今年7月，记者曾远赴试验所在地酒泉卫星发射中心寻找答案。
宁静、辽阔、一望无尽的戈壁铺向远方。发射塔架上，朱雀三号VTVL-1试验箭被吊装直立朝上。近距离站在试验箭下，所见箭身如同一个巨型“易拉罐”。乍看上去，和常见的完整火箭相比，它的样貌甚至有些“平平无奇”。
"外观虽普通，但它要完成的任务是壮举。"蓝箭航天结构工程部专家尚明友向记者娓娓道来——
火箭垂直回收的过程大致包括起飞、爬升、分离、动力减速、气动减速、发动机点火，以及平稳垂直落地。要在几百秒内完成这些动作，对每一个环节都有着近乎“严苛”的要求。
以爬升阶段为例，火箭发射后，随着高度增加，速度会变快，但大气密度却在降低，短时间内"一增一减"，作用在火箭舰体上的力就变得复杂了。“要在复杂受力中精确控制它，技术必须‘硬核’。”尚明友表示。
一枚发动机、四只“小翅膀”成了朱雀三号VTVL-1试验箭制导关键所在。
在返回过程中，试验箭搭载的自研发动机进行了空中二次点火，通过反推力让火箭下落得以减速。在国内垂直起降领域，这尚属首次。“二次点火时，由于温度低，能量大，化学反应与地面大不一样，需要考虑很多条件，是一项综合性很强的技术。”尚明友说道。
近距离站在试验箭边，箭身上部的四只“小翅膀”引人注目，它的学名叫栅格舵。此次飞行中，试验箭采用了发动机、栅格舵、冷气姿控三者结合的形式控制姿态。其中，回收时，“小翅膀”栅格舵可以依托风力帮助火箭调整位置，既精确又节能。
迈过垂直回收10公里级别后，我们距离研制出一枚完整的可重复使用运载火箭还有多远？
国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光介绍，目前，可复用火箭的回收部位一般为一子级。真实发射过程中，火箭一子级分离的高度在三四十公里到五六十公里不等。“距离更高意味着火箭速度更快，风度更大，要应对的环境更复杂，因此后面还有一段路要走。”
虽然离目标还有一段距离，但杨宇光认为，“此次试验是民营航天取得的巨大进步，可喜可贺。我们的社会应该多鼓励，相信中国民营航天会取得更大的成就。”
嘉兴蓝箭航天中心 蓝箭航天 供图
“朱雀”不断腾飞，“浙江制造”闪耀太空
航天探索没有捷径可言——这是蓝箭航天CEO张昌武在多个场合分享过的观念。
张昌武的这份观念，也贯穿在这家民营航天企业发展的过程。自创立开始，蓝箭航天就选择了一条与众不同的路——造火箭，先造发动机，再造整箭，并不断完善产业链，把技术牢牢掌握在自己手中。
2017年，蓝箭航天火箭发动机智能制造基地落户浙江湖州，湖州热试车中心也随即开工建设，两处基地专注于攻克火箭发动机的研制和测试。
有了发动机，再推进整箭研装。2019年，嘉兴蓝箭航天中心设立，成为液体燃料火箭总装大本营。
以可重复使用火箭研制为目标，蓝箭航天率先攻克的是单次使用液氧甲烷运载火箭技术。2023年，两枚朱雀二号火箭陆续成功发射，一枚创下了“全球首枚入轨液氧甲烷火箭”的历史，另一枚则将三颗卫星成功送上预定轨道。
在朱雀二号不断积累技术的同时，2022年10月，蓝箭航天明确了下一代可重复使用火箭朱雀三号的研制路线，以技术验证为目的的朱雀三号VTVL-1试验箭应运而生。
朱雀三号示意图 蓝箭航天 供图
今年1月和9月，2次不同高度的“蚱蜢跳”成功完成，为朱雀三号整箭研制奠定了坚实的基础。
从朱雀二号到朱雀三号VTVL-1试验箭，它们都有一个共同的闪耀标签——浙江制造。如今，每一枚“朱雀”的“籍贯”都是浙江嘉兴，每一颗支撑它们腾飞的“心脏”，即火箭发动机都来自浙江湖州。
回望此番路程，多年前，蓝箭航天在全国寻找合适的火箭制造基地，最终落子浙江时，张昌武曾对记者说，浙江制造业发达，本土及周边长三角有大量与航天配套的产业链布局，能够充分满足航天火箭生产、组装对配套环境的需求……
在2023年的一场发布会上，张昌武公布，朱雀三号预计将于2025年具备首飞能力。这枚可重复使用的液氧甲烷运载火箭，其一子级可重复使用次数可达20次。
从300米到10公里，再到更远的太空深处，“可重复使用”浙产之箭的高飞征程还在继续……
以上内容由办公区教程网摘抄自中国科普网可供大家参考！
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