中國航天科技領域迎來重要進展,我國首個用于火箭網系回收的海上平臺“領航者”順利完成交付。這一成果標志著我國在可重復使用運載火箭回收技術上邁出關鍵一步,相關系統建成后,將在海上構建起穩定、可靠且精準的火箭回收體系。
在可重復使用運載火箭技術蓬勃發展的當下,國際上已探索出多種火箭回收模式。早期,傘降回收是較為常見的方式;后來,出現了在火箭子級加裝機翼或翼傘,使其像飛機一樣水平降落的回收方法;甚至國外還曾嘗試用直升機在空中捕獲火箭,不過這一技術路線最終被放棄。目前,垂直起降回收成為世界主流的火箭回收模式。與一次性火箭不同,垂直起降回收火箭新增了柵格舵與著陸支腿。在再入階段,柵格舵展開,精準控制火箭姿態與落點;觸地前,著陸支腿展開,助力火箭平穩軟著陸。
中國航天科技集團專家許學雷介紹,網系回收屬于垂直起降回收的一種獨特形式。其原理與艦載機借助阻攔索系統在航母上降落類似,但又有不同。回收垂直降落的火箭時,需在高空布設阻攔索,當火箭降至一定高度,箭上掛鉤會掛在4根“井”字形繩索上,從而完成捕獲回收。
網系回收具備諸多優勢。許學雷指出,這是一種新型的箭地協同火箭回收模式。該系統與箭上回收裝置高度協同,能顯著提高回收過程中捕獲、緩沖的成功率。具體而言,回收船要與火箭頻繁交互,實現箭找船;火箭需采用多重關機策略,保證掛鉤與網平面的相對幾何關系;箭上掛鉤與緩沖索、緩沖缸等要進行多重阻尼特性匹配,確保火箭平穩接駁。與當前主流回收方案相比,網系回收對火箭著陸指標更為友好。火箭入網接駁時,大部分動能和勢能被地面緩沖機構吸收,大大降低了對箭上緩沖結構設計的要求。針對火箭落點偏差,回收系統通過簡單高效地調整地面設備尺寸規模,就能提高適應能力,同時降低對火箭發動機推力調節能力的要求。多數可重復使用火箭的支腿等裝置需隨箭定制、隨箭飛行,而網系回收系統有助于簡化火箭結構,提升效率和效益。而且,該系統通過指標系列化設計,可適應不同規模的火箭回收。
“領航者”作為兼具船舶和回收平臺功能的海上平臺,在技術上存在諸多難點。許學雷介紹,“領航者”長144米,外廓寬50米,吃水5.5米,滿載排水量達2.5萬噸,具備DP2動力定位能力。作為回收船,“領航者”與火箭著陸時的位置姿態需高度協同,在橫搖、縱搖及艏搖等普通船舶設計不太關注的指標上,有著更高要求。同時,其動力定位系統定位精度要滿足各個浪向下的指標要求。普通船舶動力定位只考核迎浪(艏向角180度)狀態的定位能力,而回收船需考慮60度甚至90度時的定位精度。在船體結構設計方面,普通船舶主要考慮載荷在甲板面均勻分布,但網系回收海上平臺通過四組大支座固定在甲板上,載荷高度集中,給船體結構設計帶來巨大挑戰。而且,網系回收系統是高聳桁架結構,質量大、重心高,給船舶穩性設計帶來很大困難,需要在設計之初開展各種海況下的載荷分析、風洞實驗、外廓飄臺設計等工作。











