日本宇宙航空研究开发机构JAXA最近宣布,他们的可回收火箭RV-X首飞实现了"成功着陆"。日本媒体对此反应热烈,《读卖新闻》直接将标题定为"提升国际竞争力"。有趣的是,最早对这一消息提出质疑的,反而是日本国内的一些声音。《朝日新闻》引用了相关数据:该火箭全长7.3米,其升空高度为11米,在整个飞行过程中持续了40秒,期间水平移动了16米。
11米的高度具体意味着什么?这大致相当于四层楼的高度,仅仅因为这个高度就宣称"成功"。更有甚者,在JAXA宣布"成功"的前一天,中国完成了一项真正意义上的重大突破,将两者进行对比显得更有意义!
001♦ 同一天宣告成功,但两者维度截然不同
同一天,长征十号乙运载火箭点火升空。这枚火箭身长63米,直径达到5米,起飞重量为760吨,起飞时所产生的推力高达890吨。可以说,这相当于100多层楼高的钢铁巨构,重量相当于数百辆小汽车的总和。火箭成功将卫星送入预定轨道后,一子级从超过100公里的太空开始进行垂直返回,并以数倍音速进入大气层。
仅仅8分钟之后,在距离发射场300多公里的南海海面上,一艘被称为"领航者"号的巨型船只,利用其特制的网系捕获系统,精准地捕获了返回的火箭一子级。这是全球范围内首次实现运载火箭的海上网系回收,意味着中国成为了继美国之后,世界上第二个掌握大运力可回收火箭技术的国家。
巧合的是,第二天日本就宣布了他们火箭的"成功"……仅仅飞了11米。我得知这一消息时,脑海中浮现的是某种大学实验室里手工制作的火箭模型。
这两者之间能进行直接比较吗?一个是63米高的轨道级火箭从100公里的太空中返回,并在海上移动平台上被精准捕获;另一个是7米高的迷你火箭在地面上进行了短暂的弹跳。这简直就像是:一个是F1赛车跑完了纽北赛道,而另一个是儿童游乐场里的碰碰车在广场上转了一圈,然后都宣称自己"试驾成功"。
002♦ 网系回收与着陆腿:中国的创新策略
全球范围内主流的可回收火箭,多采用SpaceX的技术路线……垂直反推减速,在着陆时伸出四条着陆腿,如同直升机一样进行垂直降落。猎鹰9号正是依靠这种方法完成了超过600次的成功回收,单枚助推器最多能够复用36次。
这种技术路线存在一个致命的缺陷:着陆腿的重量问题。猎鹰9号的四条腿总重超过2吨,这部分重量原本可以用来装载卫星。为了保护这些着陆腿,在回收过程中必须保持极高的精准度,这导致发动机负荷极大,翻修成本大约占到复用总成本的40%,这是一个不小的代价!
中国的网系回收技术思路截然不同。非常聪明,我相信他们将来会继续改进这个系统!简单来说就是:火箭本身不安装着陆腿,而是改装成带有挂钩的结构。在海上有一个大型平台,平台上架设着四根"井"字形的拦阻索,火箭飞回来时钩住这些绳子即可。这类似于航母的着舰方式……歼-15战机并非垂直降落,而是通过钩住拦阻索,再由甲板上的阻尼系统来吸收动能。这种方式的好处非常多,我简单介绍一下:
第一,节省重量。不需要安装2吨多的着陆腿,这些重量都可以转化为运载能力。对于同一枚火箭而言,能够多携带几吨货物进入太空。
第二,容忍误差范围更大。着陆腿方案要求火箭必须精准地悬停在平台正上方,稍有偏差就可能导致翻覆。网系回收则不同,网口面积较大,即使火箭在下降过程中出现倾斜、旋转等情况,网也能将其稳妥地捕获。
第三,对火箭的损伤更小。着陆腿的硬着陆方式每次都会对火箭造成金属疲劳。而网系捕获是柔性捕获,缓冲效果更好,火箭能够承受更多的复用次数。
为了这套系统,中国专门委托广船国际建造了一艘名为"领航者"号的船只……该船长144米,宽50米,满载排水量达到2.5万吨,能够在4米浪高的海况下保持定位精度优于0.5米,这艘船本身就是一项工程奇迹。
003♦ 日本目前的水平如何?
回到日本那个RV-X。这款火箭是JAXA联合三菱重工从2016年开始研制的,历经10年研发,期间经历了5次延期,最终只飞了11米,未进入大气层,未经历真空间环境,没有遭遇高温烧蚀,也没有进行再入制导……可回收火箭最难的关键环节,一项都没有测试过。日本国内的网民对此也纷纷表示质疑:"这根本就是在原地跳了一下。"
说实话,日本这次试验确实验证了一些基础技术……发动机推力调节、矢量姿态控制、定点软着陆,这仅仅是万里长征的第一步,许多关键问题还没有得到试验验证。他们下一步的计划仍然








