專家:火箭回收技術難度大 若實現發射成本或降至1%

美國太空探索技術公司(SpaceX)的“獵鷹9號”火箭10日進行了2015年世界航天的首次發射。此次發射有兩大任務：一是把第5艘載貨型“龍”飛船送入太空，為國際空間站運送補給物資;二是首次試驗回收“獵鷹9號”火箭的第一級。結果，第一項任務順利完成，但第二項任務功敗垂成，火箭的第一級雖然垂直降落在預先准備的海上浮動平台上，但沒能軟著陸，火箭和平台全都損毀。

據權威專家介紹，目前火箭回收技術有4種方案：第一種是降落傘垂直下降方案，第二種是動力反推垂直下降方案，第三種是無動力滑翔飛行水平降落方案，第四種是有動力滑翔水平降落方案。美國“獵鷹9號”火箭採用的是第二種方案。

海上回收火箭第一級有幾大難點，這次失敗問題可能又出在哪兒呢？中國航天專家龐之浩認為，首先難在控制火箭姿態。要使細長的箭體垂直精確著陸在指定地點很難。在返回過程中，第一級火箭是通過箭上的液氮推力器來調整姿態的，以應對氣動扭矩和旋轉的影響，使其幾乎沒有任何滾轉，在降落過程中一直與地面保持垂直狀態。有人形容其難度猶如“在狂風中讓掃帚柄直立於手掌上”。另外，箭體上還有4個可展開的側翼，它用於通過衛星制導來協助控制火箭朝平台降落，使其最終落地的精度在10米以內。1月10日“獵鷹9號”第一級的落點相當准確。

第二大難點是火箭發動機要具有推力可調和多次啟動的功能來實現軟著陸。“獵鷹9號”是通過部分主發動機的2次點火來減速的。在火箭主發動機的控制軟件中設置了矢量推力點，它能控制火箭的下落速度。第一級與第二級火箭分離后第一級要2次重新啟動火箭部分主發動機，以制動減速。第一次重啟旨在降低第一級的降落速度，使其能夠降落到距離卡納維拉爾角數百公裡的海面;當第一級火箭快要落入大西洋時，再重啟它的另一台發動機，以進一步減速。最終要使火箭的速度由初始的1300米/秒減到2米/秒。另外，在第一級接近海上浮動回收平台前，安裝在第一級底部的4個著陸支架要打開，它帶有液壓減震器，可進一步減少垂直著陸時的巨大沖擊，從而在回收平台上軟著陸。龐之浩認為，10日的回落過程中，“獵鷹9號”很可能沒有控制好速度，導致其撞擊回收平台。

火箭回收技術難度這麼大，美國公司為何還要投入這麼多精力進行試驗呢？龐之浩認為，這是由於這項技術一旦成功將給航天帶來質的改變，而且其中蘊含著巨大的商業價值。航天發射成本一直居高不下，送1公斤物質上天的成本在1萬~2萬美元，重要原因就是發射航天器的運載火箭是一次性使用的。如果運載火箭可以重復使用，就可以大大降低成本，使人類的航天活動產生質的飛躍。就拿“獵鷹9號”火箭來說，其總造價約為5000萬美元，而其推進劑的成本隻有20萬美元。所以如果能回收並重復使用第一級，可節省資金80%;如果第二級也能回收並重復使用，發射成本將降至目前的1%。發射費用降低意味著可以設計比現在便宜得多的衛星，而不必再花費大量資金來確保其擁有很長的壽命，因為發射費用很便宜，如果衛星壞了，再發射一顆填補空缺便是。

龐之浩認為，從長遠看，可重復使用的火箭還能使人類探訪甚至移居其他星球的夢想成真。現在載人航天最大的一個瓶頸就是成本太高，限制了進入太空的人數。如果可重復使用航天技術取得實用性進展，未來會大大加速人類進入太空的步伐。（士元)