中國火箭精準(zhǔn)回收獲突破

本報(bào)記者 馬俊　本報(bào)特約記者 魏云峰

美國名聲在外的太空探索技術(shù)公司（SpaceX公司）的“獵鷹9”運(yùn)載火箭每次發(fā)射時(shí)，標(biāo)志性的火箭第一級回收總能引起全球航天愛好者的感嘆。7月26日，隨著長征二號丙運(yùn)載火箭在西昌發(fā)射中心順利升空，中國也首次成功驗(yàn)證了火箭第一級落點(diǎn)的精確控制技術(shù)，成為全球繼美國之后，第二個掌握該技術(shù)的國家?；鸺珳?zhǔn)回收有何困難？落點(diǎn)可控技術(shù)的突破，對于中國而言意義何在？

柵格舵是關(guān)鍵設(shè)備

《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者28日從中國航天科技集團(tuán)有限公司第一研究院獲悉，7月26日13時(shí)40分，長征二號丙火箭第一級殘骸在貴州黔南布依族苗族自治州被順利找到，落點(diǎn)在設(shè)定的落區(qū)范圍內(nèi)，標(biāo)志著我國運(yùn)載火箭首次“柵格舵分離體落區(qū)安全控制技術(shù)”試驗(yàn)取得成功，使我國成為繼美國之后的第二個掌握此項(xiàng)技術(shù)的國家。這是中國航天在落點(diǎn)可控、精準(zhǔn)回收領(lǐng)域取得的重大突破，是向可重復(fù)使用運(yùn)載火箭邁出的堅(jiān)實(shí)一步。

為何在諸多航天強(qiáng)國中，只有美國與中國在此領(lǐng)域取得突破？中國航天專家、小火箭聯(lián)合會創(chuàng)始人邢強(qiáng)博士告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，火箭第一級與火箭主體分離后，殘骸的氣動外形改變，從高空掉落時(shí)的飛行軌跡與火箭起飛階段完全不同。如果想要精準(zhǔn)回收第一級殘骸，不僅需要掌握它的氣動特征，而且還要有特殊的姿態(tài)控制設(shè)備。而這次長征火箭使用的柵格舵就是其中之一。

外形看起來有點(diǎn)像“蒼蠅拍”的柵格舵，是一種非常規(guī)的氣動穩(wěn)定和控制舵面。邢強(qiáng)介紹說，它的氣動設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。如果設(shè)計(jì)得好，它能增加飛行器的飛行穩(wěn)定性和操控性；但如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，反而會帶來極大阻力。此外，柵格舵的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對加工工藝要求很高，也限制了它的廣泛應(yīng)用。據(jù)介紹，柵格舵在火箭上升段需要緊貼火箭避免對發(fā)射任務(wù)造成影響，在殘骸再入大氣層段則需要完成解鎖-展開-按控制指令轉(zhuǎn)動等一系列復(fù)雜動作，還要承受上千度高溫、近10倍自重的沖擊力。

航天強(qiáng)國研究熱點(diǎn)

最早在柵格翼/舵方面展開研究的是蘇聯(lián)，并在SS-20戰(zhàn)略導(dǎo)彈、R-77中程空對空導(dǎo)彈等武器上得到應(yīng)用。美國開展柵格翼的研究工作比較晚，但發(fā)展非?？?，號稱“炸彈之母”的GBU-43大型空爆炸彈就依靠柵格翼保證精準(zhǔn)的飛行控制。“獵鷹9”火箭第一級的回收，更是靠柵格翼與反推力系統(tǒng)的完美配合實(shí)現(xiàn)的。

中國神舟系列載人飛船的逃逸飛行器也使用了柵格翼。此外，中國民營運(yùn)載火箭的首次成功發(fā)射、星際榮耀公司25日升空的“雙曲線一號”火箭尾部也采用柵格翼設(shè)計(jì)。長征二號丙運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師崔照云介紹說，“之前應(yīng)用于我國長征二號F載人運(yùn)載火箭上的柵格翼展開后是固定不動的，近幾年國外火箭上才開始通過可擺動的柵格舵來控制箭體的方向和姿態(tài)。本次試驗(yàn)采用柵格舵控制殘骸落點(diǎn)，是我國首次嘗試。雖然大中型的長征二號丙火箭的落點(diǎn)控制，相比小型火箭，難度要大得多，但創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，這使‘年近不惑的長征二號丙又煥發(fā)了更大的生機(jī)活力?！?/p>

“中國比美國更需要”

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，這次發(fā)射驗(yàn)證的新技術(shù)，對于中國而言還有更現(xiàn)實(shí)的意義——減少傳統(tǒng)火箭發(fā)射時(shí)給落區(qū)百姓帶來的不便。

全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，傳統(tǒng)火箭發(fā)射時(shí)，第一級、第二級甚至整流罩等殘骸完成任務(wù)后從高空無控墜落，落點(diǎn)散布范圍較大，可能涉及有人居住的區(qū)域。為保障人員安全，我國當(dāng)前的做法是在每次火箭發(fā)射之前，將落區(qū)內(nèi)百姓疏散到安全地帶。這不僅給當(dāng)?shù)匕傩諑聿槐?，也增加了火箭發(fā)射的經(jīng)濟(jì)成本和工作難度?，F(xiàn)實(shí)的問題是，由于社會迅猛發(fā)展和人口數(shù)量激增，我國于20世紀(jì)六七十年代建立的內(nèi)陸火箭發(fā)射場周邊，火箭殘骸落區(qū)不再是絕對的無人區(qū)，近年有關(guān)貴州、江西等地的火箭殘骸掉落事件不時(shí)出現(xiàn)在新聞媒體上。掌握火箭殘骸落點(diǎn)可控技術(shù)后，對于解決我國內(nèi)陸發(fā)射場落區(qū)安全性問題具有重大的意義。

邢強(qiáng)介紹說，受先天的地理位置因素影響，火箭殘骸的落區(qū)問題讓不少國家頭疼。例如早年英國就因?yàn)檫\(yùn)載火箭殘骸的落區(qū)位于法國巴黎和德國柏林附近，被迫放棄在英倫三島發(fā)射火箭的計(jì)劃。相對而言，美國在此方面得天獨(dú)厚，從肯尼迪航天中心發(fā)射的火箭殘骸會落到大西洋，從范登堡空軍基地發(fā)射的火箭落區(qū)在太平洋，因此美國發(fā)展相關(guān)技術(shù)的原因集中在火箭可重復(fù)使用上。而中國除了海南文昌發(fā)射中心外，現(xiàn)有內(nèi)陸火箭發(fā)射場都更要注重落區(qū)安全問題，因此可以說，中國比美國更需要掌握火箭殘骸的落點(diǎn)可控技術(shù)?！?/p>