中国火箭重复使用还要迈过几道坎

7月26日，一条看似平常的消息，却在航天圈里炸开了锅。

当天中午11时57分，长征二号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，成功实现“一箭三星”发射。看似常态的一次火箭发射，却承担着一个鲜为人知的试验任务——火箭一子级的精准回收。

直到两天后，这个细节才对外公布。来自中国航天科技集团的消息称，这一被称作“栅格舵分离体落区安全控制技术试验”的成功，标志着我国成为继美国之后第二个掌握此项技术的国家，同时中国航天在落点可控、精准回收领域取得了重大突破，向打造可重复使用的运载火箭迈出了坚实的一步。

可重复使用火箭？是的，正是这个创意让业内外人士激动不已。如今，中国火箭回收技术验证迈出一小步，那么距离真正的火箭重复使用还有多远？

7月26日13时40分，也就是长征二号丙运载火箭点火起飞103分钟之后，在贵州黔南州设定的落区范围内，试验人员顺利找到了该火箭一子级残骸。

长征二号丙运载火箭由中国航天科技集团第一研究院抓总研制。按照长征二号丙火箭副总设计师崔照云的说法，这次尝试，形象地说就是让火箭“倒着飞”——长征二号丙运载火箭上升时，位于一子级外侧壁的几片栅格舵紧贴箭体，以避免对发射造成影响。一子级分离后，重新返回大气层，栅格舵完成了解锁—展开—按控制指令转动等一系列复杂动作。

小小的栅格舵，展开后如小翅膀，保持着箭体姿态稳定，帮助一子级精准回归地面。

“其他火箭设计师都是解决火箭如何‘正着飞进入轨道，我们却逆向思维，探究‘倒着飞的问题。”长征二号丙运载火箭研发团队设计师张大铭说。

事实上，针对分离体落区安全控制，研制人员曾提出通过翼伞回收和栅格舵返回两种技术方案。

此前，我国发射神舟系列载人飞船的长征二号F运载火箭，也曾安装过栅格翼，其目的是保证逃逸飞行器的稳定性。

崔照云说，长征二号F运载火箭的栅格翼展开后是固定不动的，近几年，国外火箭上才开始通过可摆动的栅格舵来控制箭体的方向和姿态。

比如，全球唯一实现重复使用的“猎鹰-9”火箭，使用的就是栅格舵技术。

2015年12月，在“猎鹰-9”火箭第20次發射任务中，一子级首次成功着陆。一子级重返大气后，进行减速，调整箭体姿态。接近地面时，火箭一子级顶部四个栅格翼展开，对箭体姿态进行稳定。主发动机再次点火，火箭进一步减速，一子级逐渐接近地面着陆场，实施软着陆。

如今，我国试验采用栅格舵控制残骸落点，也属首次尝试，科研人员担负着“巨大的心理压力”。

崔照云说，此次试验选择在大中型成熟运载火箭最大的一子级上安装栅格舵，要保证对火箭发射不造成任何影响;在一子级返回地面过程中，栅格舵要经受上千摄氏度高温、近10倍自重的冲击力，对提升研发制造技术不失为一种“巨大挑战”。

所谓运载火箭的重复使用，就是让火箭的助推器、一子级等部件在发射后安全返回，经过整修后重复利用。这个看似科幻式的设想，不仅已经成为现实，还正在成为各航天大国争相发展、角力比拼的新舞台。

至于原因，成本低是业内人士的第一个共识。

根据美国国家航空航天局（NASA）发布的报告，同样一枚“猎鹰-9”火箭，由NASA研发至少要13亿美元，而商业公司仅花费不到4亿美元。

因此也有人评价，埃隆·马斯克，这个拥有亿万拥趸的商业航天领军者，已经将航天发射的价格拉低了一个数量级。

对中国而言，这件事还有着更为现实的意义——减少传统火箭发射时给落区百姓带来的不便。

全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩指出，传统火箭发射时，第一级、第二级甚至整流罩等残骸完成任务后从高空无控坠落，落点散布范围较大，可能涉及有人居住的区域。为保障人员安全，我国当前的做法是在每次火箭发射之前，将落区内百姓疏散到安全地带。这不仅给当地百姓带来不便，也增加了火箭发射的经济成本和工作难度。现实的问题是，由于社会迅猛发展和人口数量激增，我国于20世纪六七十年代建立的内陆火箭发射场周边，火箭残骸落区不再是绝对的无人区，近年有关贵州、江西等地的火箭残骸掉落事件不时出现在新闻媒体上。掌握火箭残骸落点可控技术后，对于解决我国内陆发射场落区安全性问题具有重大的意义。

中国航天专家、小火箭联合会创始人邢强介绍说，受先天的地理位置因素影响，火箭残骸的落区问题让不少国家头疼。例如早年英国就因为运载火箭残骸的落区位于法国巴黎和德国柏林附近，被迫放弃在英伦三岛发射火箭的计划。相对而言，美国在此方面得天独厚，从肯尼迪航天中心发射的火箭残骸会落到大西洋，从范登堡空军基地发射的火箭落区在太平洋，因此美国发展相关技术的原因集中在火箭可重复使用上。而中国除了海南文昌发射中心外，现有内陆火箭发射场都更要注重落区安全问题，因此可以说，中国比美国更需要掌握火箭残骸的落点可控技术。

栅格舵分离体落区安全控制技术试验的成功，与真正的火箭重复使用尚有距离。实现重复使用，火箭不仅要“落得准”，还要“落得稳”。

中国工程院院士、中国航天科技集团第一研究院长征系列运载火箭高级顾问龙乐豪曾表示，对于包括长征三号甲、长征四号在内的现役运载火箭，无法重复使用，只能通过回收技术，实现落区精确控制，确保其航区安全。

“中国重复使用运载器的技术研发应按照从‘部分重复使用到‘完全重复使用的发展思路。未来的新型运载火箭，从立项研制开始就要开展垂直起降关键技术研究。”龙乐豪说，火箭将采用芯级与助推捆绑整体垂直降落回收方式：两个助推器与一子级捆绑后作为一个整体进行垂直着陆、重复使用。火箭一、二级分离后，采用整体垂直降落的返回方式实现减速和着陆，可根据不同任务需求返回原发射场或其他发射场。

根据中国航天科技集团第一研究院此前发布的《2017—2045年航天运输系统发展路线图》，到2030年前后，我国将研制成功以火箭发动机为动力的两级完全重复使用运载器，航天运输系统水平和能力进入世界航天强国前列。到2035年左右，运载火箭实现完全重复使用。

那时，快速而廉价地进出太空，去太空旅游，太空制造、太空农业、太空采矿，等等，或许都有望从科幻大片里走进现实。（据《中国青年报》《新京报》）※