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商業航太再突破!陸「朱雀三號」成功升空又回收 首度完成火箭一子級陸地著陸

19日上午7時35分,由藍箭航天自主研製的朱雀三號重複使用遙二運載火箭發射升空後,約137秒後完成一、二級分離,二子級續飛,將鴻擎科技自主研製的鴻鵠03星送入軌道;8分鐘後,一子級按照預定程序,成功軟著陸於甘肅省民勤縣朱雀三號著陸場坪,完成「雙成功」,屬大陸商業航太的再次大突破。圖/取自央視
19日上午7時35分,由藍箭航天自主研製的朱雀三號重複使用遙二運載火箭發射升空後,約137秒後完成一、二級分離,二子級續飛,將鴻擎科技自主研製的鴻鵠03星送入軌道;8分鐘後,一子級按照預定程序,成功軟著陸於甘肅省民勤縣朱雀三號著陸場坪,完成「雙成功」,屬大陸商業航太的再次大突破。圖/取自央視

大陸商業航太再傳重大技術突破。今天(19日)上午735分,由藍箭航天自主研製的朱雀三號重複使用遙二運載火箭,在東風商業航天創新試驗區發射升空。火箭起飛約137秒後完成一、二級分離,二子級繼續飛行,將鴻擎科技自主研製的鴻鵠03星送入預定軌道;約8分鐘後,一子級按照預定程序,成功軟著陸於甘肅省民勤縣朱雀三號著陸場坪。

據新華社報導,這次任務首次實現中國入軌級運載火箭一子級的陸地回收,也是首次採用「著陸支腿」方式完成一子級回收,意味朱雀三號的重複使用技術,從此前的技術驗證進一步進入工程化復用驗證階段。

今年7月10日,大陸長征十號乙運載火箭在海南商業航天發射場首飛,將衛星送入預定軌道後,一、二級約6分鐘分離,一子級隨即垂直返回,最終在海上「領航者」號回收平台透過網系捕獲方式成功回收。當次是大陸成功實現運載火箭一子級可控回收,也是全球首次以海上網系方式完成運載火箭回收。這次則是陸地上的首次。

137秒完成一二級分離 關鍵在「讓火箭自己飛回來」

從技術角度看,這次任務關鍵不只是「火箭發射成功」,而是朱雀三號完成入軌任務後,一子級還須重新控制自身姿態、降低速度、穿越大氣層並精準返回指定場坪,最後以可控速度垂直落地。

陸媒《科技日報》表示,朱雀三號遙二在起飛約137秒後完成一、二級分離。二子級繼續執行送載荷入軌任務,一子級則進入返回段,依序完成高空返回調姿、再入點火動力減速、氣動滑行控制、著陸點火減速,以及著陸支腿展開與緩衝等關鍵動作,最終完成軟著陸。

這一連串程序意味,一子級並非單純「掉回地面」,而是與二子級分離後,重新進入一套高度複雜的返回控制程序。火箭須在高速飛行、再入大氣及最後下降階段持續進行姿態與速度控制,並將落點控制在預定回收場坪。

新華社表示,朱雀三號採單芯級、兩級串聯構型,全箭長66.1公尺,一、二子級箭體直徑4.5公尺,整流罩直徑5.2公尺;箭體主結構採用不鏽鋼材料,並採取「燃箱在上、氧箱在下」的總體布局,以優化飛行質心。

九台液氧甲烷發動機 推力可在40%至110%間調節

動力系統方面,朱雀三號一子級配備9台天鵲-12A液氧甲烷發動機,動力系統可在40%至110%的推力範圍內進行調節,除了提供火箭起飛所需推力,也為後續返回及垂直回收提供動力條件。

液氧甲烷也是朱雀三號重要技術路線。新華社先前曾表示,朱雀三號是藍箭航天面向低成本、大運力、高頻次發射需求研製的可重複使用液氧甲烷運載火箭,其一子級配置反作用控制系統、栅格舵及著陸支腿,可以在完成軌道發射後實施垂直返回與回收。

其中,反作用控制系統與栅格舵負責協助火箭在返回過程中調整姿態與飛行方向,而著陸支腿則是在最後下降階段展開,吸收觸地瞬間的衝擊,讓整個一子級能夠保持直立並完成回收。

這也是這次任務與單純「火箭殘骸落地」最根本的差異:一子級必須按照預定飛行程序完成返回、減速、姿態控制與落地緩衝,最終穩定降落在指定場坪,才具備後續檢查、維護及再次使用的技術基礎。

超音速再入曾是難關 冷氣控制、栅格舵與制導算法同步驗證

事實上,可重複使用火箭最困難的階段之一,就是一子級完成助推任務後重新返回大氣層。新華社去年12月披露朱雀三號首次回收驗證細節時指出,一子級須經歷可回收火箭最具挑戰性的「超音速再入氣動滑行階段」,此階段會穿越最大動壓環境,因此對結構熱防護系統、總體氣動布局及姿態控制能力提出很高要求。

當時試驗還驗證了冷氣反作用控制系統與栅格舵的複合控制策略,以及相應制導算法。火箭在再入點火及氣動滑行階段,已能對著陸場坪回收點進行高精度制導控制。而這些技術積累,正是此次遙二完成陸地回收的重要基礎。

朱雀三號這次成功並非一次完成。去年123日,朱雀三號遙一首次飛行時,二子級成功進入預定軌道,但一子級回收試驗未能完成。新華社當時表示,遙一一子級未能成功回收,火箭一子級在著陸段點火後發生異常燃燒,未能在回收場坪實現軟著陸,具體原因當時仍在排查。

但遙一的失敗也提供了實際飛行數據。新華社當時表示,雖然沒完成預定的一子級回收目標,但任務驗證了朱雀三號測試、發射及飛行全過程方案的正確性與合理性,並取得真實飛行狀態下的關鍵工程數據。

如今相隔約8個多月,遙二重新挑戰一子級回收,最終成功完成陸地軟著陸。陸媒因此將這次任務視為朱雀三號由「回收技術驗證」進入「工程化復用驗證」的重要一步。

從「能回收」走向「能重複使用」 下一關仍是復飛

不過,成功回收並不等於可重複使用火箭已完成商業化。《科技日報》指出,此次任務進一步檢驗朱雀三號重複使用運載火箭系統的設計正確性與產品可靠性,驗證一子級回收能力及工程化水平,推動中國商業航天重複使用火箭加快進入工程化驗證階段。

換言之,今天「成功落地」是重要節點,但真正考驗可重複使用技術的下一階段,是回收後的箭體能否經過檢查、維修及必要更換後,再執行飛行任務,並逐步降低翻修時間與成本。

藍箭航天此前的技術路線,正是透過液氧甲烷發動機、不鏽鋼箭體、垂直回收及著陸支腿等技術組合,嘗試建立低成本、高頻次發射能力。此次遙二完成入軌與回收「雙成功」,因此不只是一次發射任務的完成,也代表中國商業火箭在一子級自主返回、垂直著陸及陸地回收等關鍵技術上取得新的工程驗證成果。