獨(dú)家專訪朱雀三號(hào)總師，回收驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)首次對(duì)外披露

12月3日，由藍(lán)箭航天研制的朱雀三號(hào)重復(fù)使用運(yùn)載火箭成功首飛，二子級(jí)火箭順利入軌，一子級(jí)火箭回收失敗，這是國內(nèi)首次對(duì)入軌級(jí)運(yùn)載火箭嘗試一子級(jí)回收。近日，總臺(tái)央視記者獨(dú)家專訪了朱雀三號(hào)總設(shè)計(jì)師張曉東，首次對(duì)外披露了朱雀三號(hào)回收驗(yàn)證的關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)。

12月3日中午12時(shí)，朱雀三號(hào)點(diǎn)火起飛，經(jīng)過約133秒的飛行后，一子級(jí)火箭分離，并按計(jì)劃開展垂直回收技術(shù)飛行驗(yàn)證。

朱雀三號(hào)總師張曉東（左）受訪

朱雀三號(hào)重復(fù)使用火箭總設(shè)計(jì)師 張曉東：我們?cè)诮咏罡唿c(diǎn)的時(shí)候，柵格舵打開，然后再入，再是再入的三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，這是從80公里到40公里，進(jìn)行減速之后，進(jìn)入大氣段，這些在當(dāng)時(shí)看，我認(rèn)為還是比較完美的。

張曉東介紹，火箭一子級(jí)經(jīng)歷了可回收火箭最具挑戰(zhàn)性的“超音速再入氣動(dòng)滑行階段”。同時(shí)，火箭在再入點(diǎn)火段及氣動(dòng)滑行段均實(shí)現(xiàn)了對(duì)著陸場(chǎng)坪回收點(diǎn)的高精度制導(dǎo)控制。遺憾的是，火箭在距離地面幾公里的位置、發(fā)動(dòng)機(jī)最后一次點(diǎn)火時(shí)，出現(xiàn)了異常燃燒，火箭未能實(shí)現(xiàn)軟著陸。

張曉東表示問題是出現(xiàn)在最后一個(gè)環(huán)節(jié)

朱雀三號(hào)重復(fù)使用火箭總設(shè)計(jì)師 張曉東：再次點(diǎn)火，我們采取了一個(gè)相對(duì)保守的設(shè)計(jì)方案，當(dāng)時(shí)認(rèn)為問題不大，但是問題還是出現(xiàn)在最后一個(gè)環(huán)節(jié)。

雖然沒能成功實(shí)現(xiàn)軟著陸，但張曉東告訴記者，朱雀三號(hào)這次的回收，驗(yàn)證了大量的火箭重復(fù)使用技術(shù)。通過飛行過程積累的數(shù)據(jù)，也為后續(xù)型號(hào)迭代改進(jìn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為我國實(shí)現(xiàn)火箭一子級(jí)回收探索了可行路徑。

圖為朱雀三號(hào)重復(fù)使用運(yùn)載火箭

朱雀三號(hào)重復(fù)使用火箭總設(shè)計(jì)師 張曉東：數(shù)據(jù)是非常重要的，我們知道了原來哪些地方留的余量過多了，哪些地方設(shè)計(jì)考慮的還不到位。這個(gè)是重復(fù)使用火箭的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，這次飛完了之后，下次遙二遙三，我們繼續(xù)要做重復(fù)使用的飛行，回來之后，除了進(jìn)一步的豐富數(shù)據(jù)庫，我們還可以實(shí)地看哪些地方被燒了，或者哪個(gè)地方設(shè)計(jì)考慮得太苛刻了，那我們?nèi)p重、去優(yōu)化，來提高火箭的性能。

近距離探訪朱雀三號(hào)運(yùn)載火箭

朱雀三號(hào)雖然沒能成功實(shí)現(xiàn)一級(jí)火箭的回收，但它的首飛任務(wù)順利完成。朱雀三號(hào)實(shí)現(xiàn)了許多國內(nèi)“首次”，比如首次九機(jī)并聯(lián)液氧甲烷動(dòng)力系統(tǒng)集成應(yīng)用、首創(chuàng)不銹鋼火箭箭體、首次入軌級(jí)重復(fù)使用運(yùn)載火箭高精度返回飛行驗(yàn)證等等。那朱雀三號(hào)火箭長什么樣呢？記者在它首飛前，進(jìn)行了獨(dú)家近距離探訪。

總臺(tái)央視記者 崔霞：朱雀三號(hào)高度有66米、直徑是4.5米，整個(gè)箭體采用的是不銹鋼這個(gè)材料，它也是目前我們國家第一型可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭。

朱雀三號(hào)使用的塔架有90米高

朱雀三號(hào)重復(fù)使用運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師 張曉東：選擇不銹鋼是因?yàn)樗容^適合大規(guī)模的生產(chǎn)加工，重復(fù)使用特性會(huì)比較好。塔架現(xiàn)在有90米高，將來這個(gè)火箭還會(huì)進(jìn)一步加長，進(jìn)一步提升運(yùn)載能力，發(fā)動(dòng)機(jī)將從80噸級(jí)拓展到100噸級(jí)，最終實(shí)現(xiàn)900噸的起飛推力。

圖為動(dòng)畫演示

火箭在下落時(shí)，需要打開著陸腿落在場(chǎng)坪上。著陸支腿上面，是邊條翼，用來提供再入返回時(shí)的升力。上面4片舵，就是用來在大氣再入滑行的時(shí)候，調(diào)整火箭姿態(tài)的柵格舵。

關(guān)于朱雀三號(hào)的運(yùn)載能力，張曉東介紹，火箭目前這個(gè)狀態(tài)，是中間過渡的一個(gè)版本，這個(gè)一次性使用的運(yùn)力，大概是十三四噸，重復(fù)使用能達(dá)到10噸級(jí)，具體情況要看不同軌道。

朱雀三號(hào)：燒“天然氣”的不銹鋼火箭

朱雀三號(hào)的明顯特征是采用了不銹鋼箭體與液氧甲烷燃料，這一動(dòng)力與結(jié)構(gòu)組合在國內(nèi)是首創(chuàng)，也為火箭的可重復(fù)使用奠定了基礎(chǔ)。為什么要采用這樣的組合呢？

走進(jìn)藍(lán)箭航天的總裝測(cè)試廠房，朱雀三號(hào)巨大的箭體出現(xiàn)在眼前。它最引人注目的，是那身不銹鋼的原色，這與我們印象中白色涂裝的火箭截然不同。

選擇不銹鋼，是朱雀三號(hào)的第一個(gè)鮮明標(biāo)簽。

張曉東透露朱雀三號(hào)使用不銹鋼的原因

朱雀三號(hào)重復(fù)使用運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師 張曉東：選擇不銹鋼，是它能夠更結(jié)實(shí)耐用，經(jīng)歷反復(fù)的力熱沖擊的循環(huán)之后，還有具有很好的性能。

不銹鋼在這方面具有天然優(yōu)勢(shì)，其強(qiáng)度高、耐熱性好，卓越的結(jié)構(gòu)壽命和較低的原材料成本，為火箭的多次使用和經(jīng)濟(jì)性提供了保障。

朱雀三號(hào)的第二個(gè)關(guān)鍵選擇，就是燃料。朱雀三號(hào)選擇了液氧甲烷。

朱雀三號(hào)重復(fù)使用運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師 張曉東：甲烷就是咱們家里做飯的液化天然氣。燒飯?zhí)烊粴忾y門一關(guān)，基本看不到殘留，因?yàn)樗紵漠a(chǎn)物就是二氧化碳和水。

甲烷成分單一，燃燒更為徹底、清潔。更重要的是，甲烷的冷卻性能和點(diǎn)火特性更適合重復(fù)使用，容易點(diǎn)燃，這樣就為實(shí)現(xiàn)返回過程中的多次可靠點(diǎn)火提供了先天優(yōu)勢(shì)。

朱雀三號(hào)使用的燃料是液氧甲烷

朱雀三號(hào)重復(fù)使用運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師 張曉東：從使用的便利性和它本身的五星特點(diǎn)，決定了甲烷是下一代重復(fù)使用運(yùn)載火箭的首選推進(jìn)劑。

為什么要研制重復(fù)使用火箭？

不僅是國內(nèi)，國外也都把可重復(fù)使用火箭作為未來發(fā)展的主流，“十四五”初，國家航天局就組織開展了液氧甲烷重復(fù)使用運(yùn)載火箭工程研制。那什么是重復(fù)使用火箭、為什么要研制它？

顧名思義，重復(fù)使用火箭就是相對(duì)于一次性使用火箭來說，完成預(yù)定發(fā)射任務(wù)后，可以全部或部分返回地球并安全著陸、經(jīng)過檢修維護(hù)與燃料加注可以再次執(zhí)行發(fā)射任務(wù)的火箭。

與一次性使用火箭相比，重復(fù)使用火箭增加了四大類關(guān)鍵技術(shù)：落得準(zhǔn)、接得穩(wěn)、用不壞、修得快。近年來，我國低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座陸續(xù)開始建設(shè)，上萬顆衛(wèi)星的星座對(duì)火箭發(fā)射頻率以及成本都提出了要求。

圖為楊宇光受訪

國際宇航聯(lián)合會(huì)空間運(yùn)輸委員會(huì)主席 楊宇光：巨型的低軌的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)的星座，它要求我們具備將巨量的，每年成百甚至上千噸的質(zhì)量送入軌道的能力，因此這就對(duì)我們降低發(fā)射成本提出了一個(gè)非常迫切的需求，這就是中國發(fā)展可回收可重復(fù)使用火箭的最重要的原動(dòng)力。

重復(fù)使用火箭是未來太空探索的重要發(fā)展方向之一，要實(shí)現(xiàn)低成本、高效率等目標(biāo)，需要克服許多技術(shù)難題。為加速打造性能優(yōu)、成本低、高頻次的重復(fù)使用運(yùn)載火箭，“十四五”初，國家航天局組織開展液氧甲烷重復(fù)使用運(yùn)載火箭工程研制，并首次吸納藍(lán)箭航天等商業(yè)航天企業(yè)作為總承研單位參與，創(chuàng)新研發(fā)支持模式，精心組織，推動(dòng)我國重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)發(fā)展。經(jīng)過幾年的研制工作，火箭陸續(xù)進(jìn)入“二級(jí)入軌、一級(jí)回收”的試驗(yàn)階段。

國際宇航聯(lián)合會(huì)空間運(yùn)輸委員會(huì)主席 楊宇光：回收成功只是第一步，后續(xù)我們還要實(shí)現(xiàn)它的成功復(fù)用，以及確保在整個(gè)過程中整個(gè)鏈條的成本降低，只有我們的發(fā)射成本降低了，才會(huì)給我們的航天產(chǎn)業(yè)帶來革命性的影響。

來源：央視新聞