火箭回收重複使用技術是蘇聯率先實現的?馬斯克:我就看了場電影

2020-11-24 黑貓機長

在當今世界很多人心目中,馬斯克是如同「鋼鐵俠」一樣的存在,仿佛是科技之神。而馬斯克被「神化」,很大一部分原因,是他旗下的SpaceX公司,發明了可回收重複使用的運載火箭「獵鷹」9。「獵鷹」9發射之後,芯一級和兩個助推器回收著陸的場景,仿佛外星飛船降臨地球,真的是科幻極了,很多媒體不吝詞藻,將其稱為「人類歷史上第一枚可回收火箭」,但實際上,言過其實了,可回收火箭並非馬斯克的原創。

這樣的場景,如同外星飛船降臨,確實科幻

早在1959年的蘇聯航天電影中,就展現了回收火箭的畫面,海上著陸平臺、蚱蜢腿式的起落架,與今天的「獵鷹」9幾乎一模一樣,而馬斯克也承認看過這部電影,並用它來反駁與藍色起源公司的專利糾紛。

蘇聯1959年電影展現的場景,這不是倒放

獵鷹9海上回收

不過,1959年的蘇聯電影,只是和《丁丁歷險記》一樣的瑰麗想像,直到上個世紀80年代末,蘇聯才認真考慮實現可回收重複使用火箭的在工程技術上的可能性。當時有過很多方案,其中讓人印象最深刻的,是以「能源」號為基礎的ГК-175可回收式重型運載火箭,也被稱為「能源」2,或者叫「颶風」號、「安加拉-貝加爾」號。

能源2號運載火箭

能源2號運載火箭分離瞬間

「能源」2號的設計非常與眾不同,首先它的定位類似於太空梭的助推器,但那是一架將太空梭和主火箭連為一體的巨型太空飛行器,與「暴風雪」號截然不同。而巨型太空飛行器在太空完成任務之後,將整體返回,降落在加長跑道的機場上。

船箭結合體,它比太空梭大多了

除此之外,它的助推器也將悉數回收,具體回收過程是這樣的,先是制動、調整角度,再入大氣層,然後打開摺疊的翅膀,開始滑翔,最後像太空梭一樣降落在跑道上。助推器的翅膀,有點類似現在的滑翔制導炸彈的彈翼,以摺疊形式收納在背上,使用的時候再打開,而且每一枚助推器都有起落架。

助推器的摺疊翅膀是這樣打開的

然後像太空梭一樣降落在跑道上

這樣的火箭回收方式,幾乎沒有任何浪費,所有的部件都可以重複利用,第二次發射只是重新加注燃料即可。當然,它的技術難度也非常高,要將每一枚助推器都順利回收,絕不是我們做動畫這樣簡單,而且巨大的船箭結合體,比美國的太空梭複雜多了,因此未知的風險係數很大。

這個技術過於複雜

不過,這一切並不是空想,俄羅斯的確製造出一枚可回收版本的「能源」2號運載火箭,並進行過公開的展出。只不過由於蘇聯的解體,其國力大為衰弱,無力再進行新的研究,而這枚火箭現在也只能在倉庫裡追憶蘇聯航天事業曾經的輝煌了。

這可不是空想,而是真傢伙

正在生產中的能源2助推器

倉庫中的能源2可回收助推器

不過,「能源」2號回收方式與馬斯克的「獵鷹」9截然不同,其技術過於複雜,在今天看來已不是最佳選擇。大家都知道,「獵鷹」9的回收技術驗證火箭是「蚱蜢」,但是在「蚱蜢」之前,已有一家美國公司實現過類似的技術,它就是麥道公司「三角快帆」。早在1993年8月18日,三角快帆就成功進行了首次垂直起飛和降落試驗。當時,火箭垂直上升到大約45米時,便懸停在半空,接著向側面平移約100米,然後又垂直下降,迅速展開「伸縮腿」,用4個小發動機所噴發的火焰減速,最終在一個混凝土墊上安全著陸。

三角快帆試驗示意圖

蚱蜢回收試驗火箭

獵鷹9助推器回收

而在馬斯克研製「獵鷹」9的同時,電商巨頭亞馬遜 CEO 傑夫·貝索斯旗下的太空探索企業藍色起源,也有一個「新謝潑德」火箭,它是一種船箭結合體,作為NASA重返月球Artemis計劃的一部分,該火箭將攜帶一枚驗證用的月球著陸傳感器,旨在為未來的月球任務做測試。

這是美國重返月球計劃的一部分

當然,我國目前也正在展開多種可回收重複使用的運載火箭的研究,除了翎客航天、星際榮耀、藍箭航天等民營公司的之外,作為國家隊的長徵八號也具備回收重複使用能力。當然,最近發射的長徵八號仍是常規型號,其可回收版本可能會在下次進行試驗。

整裝待發的長徵八號

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