在全球商业航天都如火如荼的当下,回收火箭可以说是绝对主流的趋势,我们当下看到了各种火箭回收的技术方式,究竟哪个是最合适的思路呢?这个问题的答案要比想象中更加复杂。
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本质上来说,火箭回收是个需要考虑很多问题的工程学项目,所以很多时候不存在所谓的最优解。猎鹰9号的回收方式值得学习,同时也非常适合猎鹰9号这款火箭。但对于其他的火箭来说,这个思路是否最优就很难说了,工程学上很多时候的最优解是局部的最优解,而不是整体的最优解。
典型的例子就是之前的长征十号乙,为什么选择绳网回收,不是说猎鹰9号的着陆腿回收不好,实在是不适合中国的海况,猎鹰9号回收的海域海况非常平稳,所以用回收腿来回收比较合适,但中国进行回收的海域海况都比较复杂,绳网这个选择是有必要的,这里我们也可以做出判断,国内未来海上回收如果要使用着陆腿方案的话,估计也会增加额外的固定措施。
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至于绳网的结构复杂性问题,确实会比着陆腿复杂很多,但绳网回收的思路本质是和星舰的塔架一样的,把回收机构的一部分从火箭转移到设备上,降低火箭的复杂度,同时提高火箭的运力,思路是没什么问题的。
星舰之所以采用了和猎鹰9号完全不一样的回收方式,就是因为星舰比猎鹰9大太多,复杂太多,所以从工程学来说必须使用不一样的思路。这个道理对中国航天也是一样的,现在在开发的那么多火箭,因为不同的条件约束,必然会选择不一样的回收方式。这谈不上对与错,关键得看这些公司能不能走出来自己的路。
比如说我国很多发射场都位于内陆,二十年之内放弃内陆发射场都是不现实的。所以想要回收火箭的话,就必须像是朱雀三号这样,建立地面的发射场。这本身成本很低,说白了就是一块平整的水泥地,对火箭着陆的难度要求,可能也会略低于着陆腿回收,这很可能是未来国内航天的主流回收方式之一。
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但问题是,回收之后怎么办是个很重要的问题。如果无法实现快速周转,那么可复用火箭的成本优势并没有那么大,所以在这种情况下,如何把火箭从着陆区快速运回厂房进行翻修,就成了一个很有挑战性的问题了。
很多火箭的理想落区几乎在无人区之中,没有建好的道路,如果要配套道路的成本就很麻烦了。还是说在着陆区旁边建一个简易厂房效率更高?这方面是没有经验可以借鉴的。我们应该相信,陆上着陆腿回收会是我国商业航天未来的关键回收方式,但如何在效率上走通这条路,就需要时间的检验了。
当然了,陆上回收其实还有一些花样,比如说我国就有公司在探索在陆地上建设塔架回收。理论上这种模式的好处就是可以提高运力,但是否能生效,可能还要在实践当中去检验;同时还有一些公司在考虑在地面上配套一些其他的辅助回收设施,理念和塔架都是类似的,提高运力,降低回收成本,但效果怎么样,终究试试看才能知道。
虽然说内陆发射场不可能被放弃,但从潜力来说,我国商业航天的未来还是在于沿海,理由也很简单,因为海上回收效率更高,同时内陆火箭转运的难度很大,考虑到我国的道路和地理情况,在内陆发射场可以正常使用的火箭直径,差不多就是4米+这个级别,也就是长征十二号乙和朱雀三号这个级别。
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这个水平的火箭经过优化之后,复用运力的极限大概是二十吨,以今天的视角来看确实不错,但如果面向未来,这个运力是不足的。在一定技术水平之下,火箭的直径越大,运力也就越大。而海上运输直径这方面的限制就很有限,就是十米级别的火箭,只要有发射组装设施,都是可以运输的。
在3-5米这个级别的可复用火箭搞定之下,我国不同企业在下一代商业火箭的尺寸上理解有所不同,有的可能会先搞七米级的火箭,这个级别的复用运力大概在50到70吨;而有的企业很显然想要一步到位,搞出来10米级的星舰类似物,尝试二级回收,运力可能会达到150吨级别。
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自然,这就需要全新的回收系统。比如说蓝色起源的新格伦火箭,虽然是海上着陆腿回收,但着陆腿上安装了自动焊接技术,落在船上之后,火箭就被固定住,就是担心火箭一级体积太大,落入海中;同时当下的回收模式,一般是三次点火,但新格伦未来的目标是两次点火。
这都是我国商业航天公司开发下一代火箭需要考虑的问题。不过可以确定的是,这么大的火箭,别管选择什么路线,肯定都是需要额外的固定设备的,再考虑到中国的海况,可能自动焊接都未必管用。
更遥远的问题是二级回收,在SpaceX未来的计划里边,星舰的二级是返场通过塔架回收的,但这真的适合中国航天和未来的重型火箭吗?答案可能未必如此,说不定到时候还得探索海上回收或是陆上回收的可能性,只不过这方面的问题确实有点太遥远了。
二级回收这种SpaceX也没有吃透的技术,大推力也只能靠中国航天人自己来验证,而考虑到中国的市场和环境,估计也会发展出来不一样的技术路线。不过那最起码是五年后的事情了,所以倒也不用太着急。
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中国商业航天的发展,可不是对SpaceX的模仿那么简单。因为工程学的需求和取向不同,中国的航天企业,必然会选择很多和SpaceX不一样的方式。我们不应该对这些方式有太多的质疑,说到底技术上的难关,是需要按照自己的方式去挑战。
相信在不远的未来,中国商业航天的回收方式一定会十分多样多彩,展示出各种完全不一样的回收技术,为我国的航天发展提供广阔的机遇和市场。
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