运载火箭如何实现自主返回？

北京时间2015年1月6日，SpaceX在卡纳维拉尔角空军基地进行了一次前所未有的发射任务。不幸的是，猎鹰9号火箭在倒计时的一分钟内由于火箭的末级推力矢量装置故障而暂停。第二次发射是在那个月的9号。

SpaceX的猎鹰9号火箭取消了6日的发射。

猎鹰9号火箭实际上非常普通，但SpaceX公司赋予它不走普通路线的特性。这次发射验证了火箭的可重复使用性能。第一级发动机将在完成工作后自动返回，并最终垂直降落在位于大西洋预定水域的海上移动平台上。

海上移动平台的长度约为90米，宽度为50米。

什么是可重复使用的火箭？

可重复使用的火箭属于可以多次使用的航天器。在这个家庭中，除了美国宇航局的航天飞机，其他所有的飞行器都不能重复使用。传统的多级火箭基本上是一次性产品。从第一阶段到第二阶段，它在完成任务后被放弃。分离后，发动机也丢失了。为了降低太空发射的成本，美国和前苏联都启动了火箭再利用计划。在开发能量火箭的过程中，苏联曾提出要重新使用和验证RD-0120发动机，但收效甚微。

就可重用性而言，130吨的单反火箭没有猎鹰9号那么前卫。

美国航天局已经实现了航天飞机固体助推器的再利用，通过一系列引爆和分离装置将助推器与主体分离，然后用雨伞溅落。虽然这种方法在一定程度上降低了成本，但其重复使用性仍然不高，而且在飞溅过程中，助推器的壳体会受到海面的冲击而变形。应当指出，航天飞机的高运行成本已经偏离了可重复使用的最初概念，因此开发新一代可重复使用的航天器是降低进入轨道成本的最佳途径。

SpaceX公司测试游隼-1D发动机

火箭实现自主返回的技术难点

火箭的可重用性通常从两个方面开始。首先是引擎的再利用。第二是结构的一部分或整体可以重复使用。早期火箭设计为一次性使用的原因是重复使用的经济性太差，不如一次性使用好，重复使用的技术难度仍然不小。进入21世纪后，火箭发动机技术逐渐成熟，因此SpaceX公司于2012年进行了“蚱蜢”火箭的演示试飞。第一次试飞只有1.8米高，在空中停留了3秒钟，证明了火箭垂直着陆的可能性。在接下来的一年多时间里，SpaceX公司相继进行了几次试飞，逐渐将其高度提高到700米以上，并展示了火箭体对侧风的控制能力，表明SpaceX公司掌握了火箭自主着陆的国家控制技术。然后我们看到了由SpaceX设计并安装在猎鹰9号火箭第一级发动机外壳周围的着陆支架。从SpaceX对可重复使用火箭的开发来看，实现发动机及其某些结构的可重复使用是完全可行的。

落在山坡上的火箭发动机无法辨认。

SpaceX通过“蚱蜢”火箭积累了火箭自主着陆技术，其技术难点主要集中在以下几个方面:

1.拥有成熟先进的发动机技术

可重复使用的火箭需要发动机在返回阶段着陆时提供“随叫随到”的推力服务。返回过程中的程序飞行需要多次打开和关闭发动机。启停性能必须满足设计要求，发动机工作条件必须保持在较高水平。尤其是目前，发射场基本上都建在海岸附近。高盐高湿环境不利于发动机工作条件的维护。每个部件在满足高速运行要求的同时，还应面对环境的不利因素。