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中国美国-中国比美国更需要掌握火箭残骸的落点可控技术

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东北虎横穿马路

柵格舵是關鍵設備《環球時報》記者28日從中國航天科技集團有限公司第一研究院獲悉,7月26日13時40分,長征二號丙火箭第一級殘骸在貴州黔南布依族苗族自治州被順利找到,落點在設定的落區範圍內,標志著我國運載火箭首次「柵格舵分離體落區安全控制技術」試驗取得成功,使我國成為繼美國之後的第二個掌握此項技術的國家。這是中國航天在落點可控、精準回收領域取得的重大突破,是向可重複使用運載火箭邁出的堅實一步。

「中國比美國更需要」據《環球時報》記者了解,這次發射驗證的新技術,對於中國而言還有更現實的意義——減少傳統火箭發射時給落區百姓帶來的不便。

長征二號丙火箭上的柵格舵形如「蒼蠅拍」

中國神舟系列載人飛船的逃逸飛行器也使用了柵格翼。此外,中國民營運載火箭的首次成功發射、星際榮耀公司25日升空的「雙曲線一號」火箭尾部也採用柵格翼設計。

全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩告訴《環球時報》記者,傳統火箭發射時,第一級、第二級甚至整流罩等殘骸完成任務后從高空無控墜落,落點散布範圍較大,可能涉及有人居住的區域。為保障人員安全,我國當前的做法是在每次火箭發射之前,將落區內百姓疏散到安全地帶。這不僅給當地百姓帶來不便,也增加了火箭發射的經濟成本和工作難度。現實的問題是,由於社會迅猛發展和人口數量激增,我國於20世紀六七十年代建立的內陸火箭發射場周邊,火箭殘骸落區不再是絕對的無人區,近年有關貴州、江西等地的火箭殘骸掉落事件不時出現在新聞媒體上。掌握火箭殘骸落點可控技術后,對於解決我國內陸發射場落區安全性問題具有重大的意義。

為何在諸多航天強國中,只有美國與中國在此領域取得突破?中國航天專家、小火箭聯合會創始人邢強博士告訴《環球時報》記者,火箭第一級與火箭主體分離后,殘骸的氣動外形改變,從高空掉落時的飛行軌跡與火箭起飛階段完全不同。如果想要精準回收第一級殘骸,不僅需要掌握它的氣動特徵,而且還要有特殊的姿態控制設備。而這次長征火箭使用的柵格舵就是其中之一。

長征二號丙運載火箭副總設計師崔照雲介紹說,「之前應用於我國長征二號F載人運載火箭上的柵格翼展開后是固定不動的,近幾年國外火箭上才開始通過可擺動的柵格舵來控制箭體的方向和姿態。本次試驗採用柵格舵控制殘骸落點,是我國首次嘗試。雖然大中型的長征二號丙火箭的落點控制,相比小型火箭,難度要大得多,但創新驅動發展,這使『年近不惑』的長征二號丙又煥發了更大的生機活力。」

邢強介紹說,受先天的地理位置因素影響,火箭殘骸的落區問題讓不少國家頭疼。例如早年英國就因為運載火箭殘骸的落區位於法國巴黎和德國柏林附近,被迫放棄在英倫三島發射火箭的計劃。相對而言,美國在此方面得天獨厚,從肯尼迪航天中心發射的火箭殘骸會落到大西洋,從范登堡空軍基地發射的火箭落區在太平洋,因此美國發展相關技術的原因集中在火箭可重複使用上。而中國除了海南文昌發射中心外,現有內陸火箭發射場都更要注重落區安全問題,因此可以說,中國比美國更需要掌握火箭殘骸的落點可控技術。▲

航天強國研究熱點最早在柵格翼/舵方面展開研究的是蘇聯,並在SS-20戰略導彈、R-77中程空對空導彈等武器上得到應用。美國開展柵格翼的研究工作比較晚,但發展非常快,號稱「炸彈之母」的GBU-43大型空爆炸彈就依靠柵格翼保證精準的飛行控制。「獵鷹9」火箭第一級的回收,更是靠柵格翼與反推力系統的完美配合實現的。

【環球時報報道 記者 馬俊 本報特約記者 魏雲峰】美國名聲在外的太空探索技術公司(SpaceX公司)的「獵鷹9」運載火箭每次發射時,標誌性的火箭第一級回收總能引起全球航天愛好者的感嘆。7月26日,隨着長征二號丙運載火箭在西昌發射中心順利升空,中國也首次成功驗證了火箭第一級落點的精確控制技術,成為全球繼美國之後,第二個掌握該技術的國家。火箭精準回收有何困難?落點可控技術的突破,對於中國而言意義何在?

外形看起來有點像「蒼蠅拍」的柵格舵,是一種非常規的氣動穩定和控制舵面。邢強介紹說,它的氣動設計非常複雜。如果設計得好,它能增加飛行器的飛行穩定性和操控性;但如果設計不當,反而會帶來極大阻力。此外,柵格舵的結構比較複雜,對加工工藝要求很高,也限制了它的廣泛應用。據介紹,柵格舵在火箭上升段需要緊貼火箭避免對發射任務造成影響,在殘骸再入大氣層段則需要完成解鎖-展開-按控制指令轉動等一系列複雜動作,還要承受上千度高溫、近10倍自重的衝擊力。

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