12月23日上午10點整,繼朱雀三號之后,又一款萬眾矚目的可回收火箭長征十二號甲發(fā)射了。
不過,結(jié)果和朱雀三號一樣,火箭成功將二級送入了預(yù)定軌道,完整了核心人物,但更多朋友關(guān)注的一級火箭的回收,遺憾地并未完成。
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其實,我們可以期待首飛即成功。但這樣的首飛即回收成功的幾率實在是太小了。現(xiàn)在圈叔這樣說,肯定不少網(wǎng)友會說簡直是“馬后炮”。但圈叔必須說,我們要基于技術(shù)坦然接受失敗的結(jié)果。一次回收失敗,到底意味著什么?它可怕嗎?
失敗不可怕!而不允許失敗才可怕。
我們要為長征十二號甲的首飛即嘗試回收,喝彩。因為它代表了中國航天的“國家隊”,首次嘗試可回收火箭操作,這件世界級的尖端技術(shù)。要知道,這放在我國航天國家隊的100%保成功,萬無一失的航天文化之中,是難以想象的。
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敢于邁出第一步,在真實的任務(wù)場景中去試錯,這種意義可能比一次單純的技術(shù)成功還要值得喝彩。只要開始了嘗試,技術(shù)迭代的速度將會是指數(shù)級增長的,成功真的指日可待。
我們不妨先看一下大洋彼岸的那位名叫SpaceX的航天優(yōu)等生的可回收實驗過程,就能讓我們能更平和和更自信地看待今天的長征十二號甲火箭。
獵鷹九號的“摔跤”史:沒有誰生來就會飛
關(guān)于火箭回收,從最初SpaceX的獵鷹九號提出這一設(shè)想,就是對傳統(tǒng)火箭設(shè)計理念的根本性顛覆。以前的火箭發(fā)動機都是一次性的,任務(wù)設(shè)計的也足夠簡單:只需要穩(wěn)定工作一段時間,能夠把載荷平穩(wěn)地送上去就行了。
但可回收火箭呢?不但要求發(fā)動機要像航空發(fā)動機一樣,能多次啟動,深度調(diào)節(jié)動力,還要能受得住再入大氣層時候的高溫,最后垂直落地,簡單翻修之后還能再用。這個理念的轉(zhuǎn)變,就是最大的難點。
而SpaceX的獵鷹九號在達(dá)到今天這個高度之前,其實也經(jīng)歷了一段可以被稱之為“滿地找牙”的慘痛歷程。
2015年1月首次嘗試在海上無人船平臺著陸。結(jié)果因為控制火箭姿態(tài)的柵格舵液壓油提前耗盡,火箭失控,狠狠砸在平臺上爆炸。
2015年4月,這次進(jìn)步了,火箭成功進(jìn)入了最后的著陸階段。但發(fā)動機的一個推力調(diào)節(jié)閥門反應(yīng)太慢,沒能把速度降到足夠低,火箭又以過高的速度撞上平臺。
2015年12月,經(jīng)歷了多次失敗和不斷優(yōu)化之后的SpaceX,終于成功實現(xiàn)了首次的陸地回收。但一個月后的2016年1月,又出問題了。
火箭實現(xiàn)了軟著陸,穩(wěn)穩(wěn)地站在了回收船上。可就在大家剛要歡呼時,因為一根著陸腿的鎖止機構(gòu)沒卡牢,火箭在海上搖晃了幾下,轟然倒塌爆炸。
于是SpaceX又花了近三年時間才走向常態(tài)化復(fù)用。
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所以,無論是我們的朱雀三號,還是這次的長征十二號甲,首次回收嘗試未能如愿,實在是太正常不過的事情了。我們應(yīng)該給予的是理解和鼓勵,而不是苛責(zé)。敢于失敗,恰恰是中國航天走向更高階段的一道重要分水嶺。
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那么長征十二號和長征十二號甲有啥不同?
再回到火箭本身。這次發(fā)射的是“長征十二號甲”,它和我們之前聽說過的“長征十二號”是什么關(guān)系?名字只差一個字,區(qū)別可大了去了!
簡單來說,它們是“同一個媽生的一對孿生兄弟,但走了完全不同的兩條路”。
這里說的它們的“媽”,指的都是上海的航天八院。
共享3.8米箭體是它們最核心的聯(lián)系。火箭外殼、燃料貯箱、整流罩這些“骨架”是通用的。這意味著生產(chǎn)線和模具可以共用,大大降低了研發(fā)和制造成本。它們都能在海南商業(yè)航天發(fā)射場的同一個工位發(fā)射,勤務(wù)保障體系是通用的。
長征十二號使用成熟可靠的液氧煤油發(fā)動機,追求的是大運力、高可靠性,負(fù)責(zé)快速投入市場,執(zhí)行重載任務(wù)。而長征十二號甲為了回收而生,換上了液氧甲烷發(fā)動機,目標(biāo)是未來通過重復(fù)使用,把發(fā)射成本打到“白菜價”,應(yīng)對需要發(fā)射成千上萬顆衛(wèi)星的星座組網(wǎng)任務(wù)。
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雖然外殼一樣,但“內(nèi)臟”天差地別。
長征十二號一級使用4臺成熟的YF-100K液氧煤油發(fā)動機,推力大,技術(shù)穩(wěn)。采用了鋁鋰合金來給二級減重,還用了冷氦增壓這種“黑科技”來進(jìn)一步優(yōu)化性能。它的任務(wù)就是:大力出奇跡,用一次性的方式,把盡可能重的衛(wèi)星送上天。
長征十二號甲一級使用了7臺由民營公司九州云箭研制的“龍云”液氧甲烷發(fā)動機。這是長征系列火箭首次采用民企研發(fā)的主發(fā)動機,是一次重要的“國家隊+民企”協(xié)同創(chuàng)新。
為何換甲烷?因為煤油燃燒容易積碳,回收后發(fā)動機管路里全是黑灰,很難清理復(fù)用。而甲烷燃燒清潔,非常適合快速翻修和重復(fù)使用。
長征十二號甲的一切設(shè)計都為垂直起降回收服務(wù)。它犧牲一部分一次性運力,去換取未來重復(fù)使用帶來的極致低成本。
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最后,提一下這個有趣的“3.8米直徑”。為什么是3.8米,不是3.5米也不是4米?
過去我國主力火箭直徑都是3.35米,不是因為造不了更粗的,而是受限于鐵路運輸?shù)乃淼缹挾取;鸺斓迷俅郑\不到發(fā)射場也是白搭。
而3.8米,是一個在新時代條件下精心選擇的“黃金尺寸”。它比3.35米寬,能多裝30%燃料,能并排放下更多大推力發(fā)動機;它又比長征五號的5米直徑更小巧,制造難度和成本更低,甚至可以通過特種車輛進(jìn)行公路運輸。它是性能與成本、現(xiàn)實與未來之間一個精妙的平衡點,承載著中國商業(yè)航天大規(guī)模、低成本進(jìn)入太空的夢想。
所以,回到開頭。長征十二號甲的首飛,一級回收未能如愿,遺憾嗎?有一點。但值得沮喪嗎?完全不。它就像一個新生的孩子,蹣跚學(xué)步時摔了一跤。這一跤摔出了寶貴的經(jīng)驗數(shù)據(jù),摔出了繼續(xù)優(yōu)化的方向,更摔出了一條敢于探索新路徑的勇氣。
這條路,獵鷹九號摔過很多次,我們才剛剛開始。但既然方向已明,步伐已啟,那么下一次站立,下一次奔跑,便更值得期待。中國可回收火箭的故事,翻開序章,好戲還在后頭。
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