火箭回收进入“后技术”时代

■本报记者郭双干笑

北京时间1月18日凌晨，美国空间探索技术公司(SpaceX)成功发射载有海洋观测卫星的猎鹰9号火箭，但该火箭的第一阶段海上回收尝试再次失败，该尝试在此次旅行中引起了更多关注。

有些人生动地将火箭回收的困难描述为发射一支铅笔穿过帝国大厦，然后旋转回来，最后在暴风雨中安全着陆！

在接受《中国科学报》记者采访时，专家称火箭回收技术已经突破。在“后技术”时代，科学家们将面临这样的问题:火箭回收后能否继续使用，是否需要拆卸和修理，以及是否具有成本效益。

为什么在海上回收很难

据报道，这次太空探索任务的主要目的是将一颗用于监测全球海平面变化的海洋观测卫星Jason-3送入太空。火箭发射两小时后，美国宇航局证实价值1.8亿美元的卫星已经成功进入轨道。

然而，这次发射任务最有趣的一点是，猎鹰9号火箭的第一级“偏离”了浮动平台的中心1.3米。

发射20多分钟后，SpaceX在社交网站推特上说:“第一级火箭的目标是海上无人浮动平台，但很难着陆，而且着陆支架也坏了。”现场图像显示，火箭坠落在无人驾驶浮动平台上。后来，该公司证实火箭第一阶段的海上回收失败。

在过去一年左右的时间里，SpaceX公司已经进行了五次发射和回收猎鹰9号火箭的尝试。尽管该公司去年12月在陆地平台上成功回收了猎鹰9号火箭的第一级，但之前几次海上回收尝试都以失败告终。航天专家庞志浩表示，除了第三次发射时发生爆炸，前两次海上回收失败都与燃料不足和垂直着陆火箭第一级控制不充分有关。

与第一级火箭在陆地平台上的第四次成功回收相比，第一级猎鹰9号火箭在海上的回收更加困难，因为海面上的浮动平台面积小得多，并且不断移动和摇摆。

然而，前SpaceX工程师凯文·迈斯纳曾经说过:“海洋回收是一个必要的尝试，因为火箭发射后不需要掉头飞回陆地，所以它需要的燃料更少，成本更低。”

成本回收成本有效吗？

无论是在地面还是海上着陆，SpaceX回收火箭第一阶段的最终目标是开发可重复使用的火箭。传统的火箭都是一次性的，因此更加昂贵。一旦火箭能够回收，一旦修复并加燃料，就有可能重新发射，从而大大降低未来火箭发射的成本。

中国工程院院士、中国运载火箭技术研究院运载火箭系列首席设计师龙乐豪在接受《中国科学报》采访时表示，去年12月的太空探索试验是一次成功的技术探索，也是火箭回收技术本身的突破。

然而，据专家称，在火箭回收的“后技术”时代，成本回收将成为技术应用的关键之一。

龙乐豪说，火箭回收有两个关键，一个是要有足够的燃料，另一个是要增加控制系统。例如，回收火箭需要消耗一定量的燃料，并且需要有剩余的能量来返回。这意味着发射火箭时储存的燃料不能100%使用，燃料和控制系统会增加重量。"做所有这些都要花更多的钱。"

同时，每次发射时，火箭发动机和其他部件都会受到不同程度的损坏。"如果修理费用大于新火箭的费用，回收就没有什么意义了。"龙乐豪强调，“此外，我们还要考虑运载火箭导航区的安全。”

不同的回收技术

去年12月21日，猎鹰9号火箭将11颗美国卫星送入地球低轨道。火箭的第一级随后降落在发射场。这一成功被许多媒体称为空间探索领域的里程碑事件。

同时，中国还对运载火箭回收技术进行了相关试验。近日，中国运载火箭技术研究院研发中心成功完成运载火箭子级回收群伞空投试验。

据中国运载火箭技术研究院的研发人员王小玮说，这次空投试验已经验证了将群伞技术用于火箭子级回收的可行性。下一步，将进行更大规模的空投试验，为最终飞行试验的成功奠定基础。

据了解，火箭的回收方法一般包括降落伞和垂直着陆。SpaceX公司采用垂直着陆回收方式，中国运载火箭技术研究院R&D中心运载火箭子级回收采用降落伞式。

“从技术上讲，垂直着陆更具技术性，也更安全。降落伞式回收场地不够精确，会对回收火箭造成很大损害。”龙乐豪坦率地说道。经过多年的研究，我国已经掌握了各种火箭回收技术，需要在实际使用中进一步权衡利弊。

“用什么样的技术进行回收，如何确保回收的火箭可以使用，修复费用是多少，还有许多其他问题需要我们深入研究。”龙乐豪说道。

《中国科学日报》(2016年1月21日，第4版)