7月10日,长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场发射升空,将卫星顺利送入预定轨道,火箭一二级分离约6分钟后,一子级垂直返回,在海上回收平台通过网系捕获方式成功回收,发射及一子级回收任务取得圆满成功,这也是全球首次实现运载火箭海上网系回收,标志着我国在重复使用火箭技术领域取得历史性突破。
“箭找船、网找箭”
一张网如何稳稳接住火箭
当前世界主流火箭回收模式是垂直起降,火箭“长腿”站立。而长征十号乙另辟蹊径——火箭直接飞进一张海上大网里,被温柔地“抱住”。
火箭是如何从高空飞回、精准落在海上的一张大网里的?承接海上回收任务的,是我国首艘网系回收海上平台——“领航者”号。它长144米、宽50米、满载排水量2.5万吨,具备动力定位能力,能在茫茫大海上成为一个稳定、精准的移动着陆场。
中国航天科技集团郝金杰介绍,火箭回收第一步,是火箭去找回收船,它会准确地控制在回收船的上空,开始进行回收段的下降工作;进入到回收船可控的范围内,再靠船上的网系去匹配火箭的动作。网是一个可动的机构,在下落回收的过程中,塔架上的激光雷达会实时测量火箭的位置和姿态,驱动牵引索,把火箭的动能和下落带来的势能全部吸收掉,让火箭相对静止地悬在网的中央,然后进行着陆,整个过程全部自动化。
难度高、意义大
好比让一支圆珠笔从百层高楼精准地落进地面上的笔筒里
长十乙运载火箭发射升空后,一子级完成加速飞行后与二子级分离,而后进入“返程之旅”——滑行调姿,像体操运动员在空中完成姿态调整;动力减速,发动机再次点火“踩刹车”;气动减速,火箭依靠气动阻力减速飞行;最后精准着陆,创新性采用全球首款“井”字形高强度缓冲拦阻网系,配合箭上挂索机构实现箭体捕获。从分离到回收,一子级在约6分钟内完成这套极限“空中体操”。这个过程有多难?一艘2.5万吨的船在海上晃着,一枚从100多公里高空飞回来的火箭在调整姿态,两者要在动态中完成精准对接。郝金杰打了一个比方,这就好比站在一个百层的高楼上,让一支圆珠笔精准地落在放在地面上笔筒里,而且过程中,圆珠笔还得保持姿态和速度的可控。
本次任务成功意义重大,它验证了海上网系捕获回收等多项关键技术。郝金杰介绍,目前来看,如果重复使用的次数足够多,跟现在常规火箭相比,价格降幅能达到20%到30%。随着重复使用的进一步成熟、工程化应用的进一步的可靠,未来降幅可能会达到50%,甚至60%。
长十乙的“神兵利器”
它安装了“小翅膀”和“小爪子”
长征十号乙是一型可回收火箭,一子级火箭完成任务后,将降落在海上的回收船上,它不用着陆腿着陆,而是挂在回收船的“网”中,这套海上平台网系捕获回收技术,在国内是首次工程化应用。如何在海上接住这枚从天而降的火箭?
长征十号乙的级间段配备了非常典型的可重复使用火箭的设备——栅格舵,在回收过程中它就像一个方向盘一样,控制火箭的姿态。它和陆地重复使用火箭不同之处是一级箭体的顶部的个人字形挂钩,在海上网系回收过程中,用这个挂钩来进行挂索,从而实现回收。
中国航天科技集团陈牧野介绍,这个“钩子”是长十甲系列,包括长十乙特有的。网系回收的时候,地面是通过这个柔性的索把箭体接住,这个索穿过钩子,最终卡在里面进行挂网。
为什么要回收火箭?
为了拿到更多进入星辰大海的入场券
为什么非要死磕火箭回收呢?首先,来算本经济账。目前往天上发卫星、建空间站,火箭是个妥妥的“一次性产品”,造价少的几千万,多的几个亿,根据火箭公司公开的资料,火箭的一级箭体成本大概占总成本的60%~70%不等。目前,Space X就靠回收火箭一级箭体,把送货上天的单价砍到了它之前的十分之一。中国商业航天想要在国际市场有足够的竞争力,就必须把“一次性耗材”变成“可循环使用零部件”。
截至2026年6月,美国的“星链”在轨运行卫星已突破1.24万颗,占全球在轨活跃卫星的60%以上。而中国部署的国网、千帆星座等低轨卫星组网规模也有2万多颗,但发射的卫星总量并不多,6月公开资料显示:千帆在轨卫星为200颗。根据计划,到2030年千帆需完成超万星组网。所以,别看我国现在有“一箭18星、20星”,其实还有几万颗卫星的缺口,这就需要突破火箭回收和快速复用技术,以支撑高频次、大规模的“太空物流”。
火箭回收不是终点,而是中国商业航天又一个新的起点,谁掌握了低成本、高频次进入太空的能力,谁就有望拿到更多进入星辰大海的入场券!
网系回收有何优势?
揭秘“领航者”号接住火箭的核心设备
在长征十号乙运载火箭发射过程中,火箭一子级稳稳落在火箭回收船——“领航者”号上,这艘船和普通的船有什么区别?它有哪些独特的本领?
“领航者”号是我国第一艘交付的火箭回收船,具有远控动力定位系统,可以在10-20公里之外,告诉它经纬度坐标,船就能定到具体位置。塔架结构高67米,自重3500吨,加上里面的设备,加起来是5400吨。整个塔架结构靠四组大支座连接在船上,给船体设计带来非常大的挑战。
牵引索是火箭能被这张“网”接住的核心设备之一。“领航者”号的上横梁是整艘船的最高部分,它距离甲板大概60多米,相当于20多层楼高。外观像天井的这部分,就是火箭回收过程中的靶心。
中国航天科技集团许学雷介绍,最上层是防火板,火箭回落时发动机点着火,为了防止火焰烧着设备,在上面盖了个能抗火焰冲击、烧蚀的“房子”。
防火板下面有阻拦索和缓冲索,还有用来拉着滑车跑的牵引索,总共是三种索。回收时的十字靶心相当于处在一个平面,长宽均约44米,1936平方米的面积在茫茫大海上是一个非常小的点。因此,在回收过程中要求火箭要落得准,这艘船也要接得稳。
中国航天科技集团许学雷介绍,网系回收属于垂直起降回收的一种,但独具特色。其原理类似于舰载机借助阻拦索系统在航母降落。不同的是,要回收垂直降落的火箭,需要在高空布设阻拦索,当火箭降至一定高度时,箭上挂钩挂在4根“井”字形绳索上,完成捕获回收。
许学雷表示,网系回收是一种新型箭地协同火箭回收模式。通过该系统与箭上回收装置高度协同,可提高回收过程中捕获、缓冲的成功率。相比当前主流回收方案,网系回收对火箭的着陆指标更为友好,这主要得益于火箭入网接驳时,大多动能、势能均被地面缓冲机构吸收,使得对箭上缓冲结构的设计要求大幅降低。针对火箭落点偏差,回收系统可以通过简单高效地调整地面设备尺寸规模,提高适应能力,这同时也能降低对火箭发动机推力调节能力的要求。同时,该系统通过一些指标系列化设计,可以适应不同规模的火箭回收。
(本版内容综合央视新闻客户端、新华社、中国航天科技集团)



