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朱雀剛栽跟頭,長(zhǎng)征火箭接著也炸了,中國(guó)可回收火箭為啥這么難?

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想象一下:兩位種子選手接連沖擊奧運(yùn)金牌,結(jié)果全在最后沖刺摔了跟頭,這就是最近中國(guó)可回收火箭圈的真實(shí)寫(xiě)照。

前腳民營(yíng)航天的“朱雀三號(hào)”剛完成入軌,卻在回收時(shí)栽了跟頭;后腳“國(guó)家隊(duì)”的長(zhǎng)征十二號(hào)甲首飛,一級(jí)火箭直接砸在了距離回收點(diǎn)2公里的地方。本該是中國(guó)可回收火箭“爆發(fā)元年”的2025年,開(kāi)局就給所有人澆了一盆透心涼的冷水。

不少人看完老美“筷子夾火箭”的絲滑操作,總覺(jué)得“不就是讓火箭垂直落地嗎?原理都懂”。但這兩次失敗恰恰證明:火箭回收這事兒,真不是“買個(gè)樣機(jī)拆一拆”就能復(fù)刻的,中美之間的技術(shù)鴻溝,遠(yuǎn)比PPT上的參數(shù)差距要深得多。


如果把火箭回收比作“讓大象跳芭蕾”,既要力量夠大送衛(wèi)星上天,又要精準(zhǔn)輕柔落地。而長(zhǎng)十二甲和朱雀三號(hào)的失利,剛好暴露了我們?cè)谶@場(chǎng)“芭蕾”中的三個(gè)致命短板。

這次長(zhǎng)十二甲失利的直接原因,說(shuō)出來(lái)有點(diǎn)無(wú)奈:三臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)重啟時(shí),有一臺(tái)直接“撂挑子”了。別覺(jué)得這是小問(wèn)題,對(duì)火箭回收來(lái)說(shuō),發(fā)動(dòng)機(jī)的要求簡(jiǎn)直苛刻到變態(tài)。我們的發(fā)動(dòng)機(jī)還在“新手期”,復(fù)雜環(huán)境下的二次啟動(dòng)可靠性,全是高風(fēng)險(xiǎn)的未知領(lǐng)域。

更要命的是朱雀三號(hào),明明已經(jīng)把返回精度控制得極好,結(jié)果在距離地面幾公里的最后點(diǎn)火環(huán)節(jié),發(fā)動(dòng)機(jī)突然異常燃燒,硬是把“臨門(mén)一腳”踢飛了。

有人說(shuō):是不是某個(gè)零件質(zhì)量不行?但這次不管是代表頂尖工業(yè)實(shí)力的“國(guó)家隊(duì)”,還是被夸“精度拉滿”的民營(yíng)派,都栽了跟頭,這就說(shuō)明問(wèn)題不在單點(diǎn),而在全局。


火箭回收是個(gè)系統(tǒng)工程,需要超高精度的導(dǎo)航控制算法、能精準(zhǔn)預(yù)測(cè)的大氣層內(nèi)力學(xué)模型,還得扛住劇烈溫差的材料疲勞。

這些東西不是靠模擬器就能算出來(lái)的,得靠成百上千次失敗堆數(shù)據(jù),就像練武功,不僅要會(huì)招式,還得懂心法,而心法只能靠實(shí)戰(zhàn)打磨,抄不來(lái)、買不到。

值得一提的是,朱雀三號(hào)這次雖然沒(méi)軟著陸,但殘骸精準(zhǔn)落在了回收?qǐng)鲞吘?,說(shuō)明我們的控制算法其實(shí)很靠譜,問(wèn)題就出在動(dòng)力系統(tǒng)的末端可靠性上。

長(zhǎng)十二甲突破了傳統(tǒng)火箭3.35米的直徑限制,做到了4米級(jí),運(yùn)載能力上去了,這是好事,但也帶來(lái)了新麻煩。就像胖子跑步,雖然力氣大,但轉(zhuǎn)身、剎車都比瘦子費(fèi)勁。

更大的直徑意味著降落時(shí)受風(fēng)面更大,姿態(tài)控制難度直接翻倍。SpaceX的獵鷹九號(hào)選了3.7米直徑,還搭配了優(yōu)化的長(zhǎng)徑比,相當(dāng)于“黃金身材”;而我們還在摸索階段,怎么在“多裝貨”和“穩(wěn)落地”之間找到平衡點(diǎn),還是個(gè)沒(méi)解開(kāi)的難題。


這兩次失敗,其實(shí)是給所有人潑了盆冷水:2025年成不了“爆發(fā)元年”,航天領(lǐng)域從來(lái)沒(méi)有“彎道超車”的神話。

現(xiàn)在還有人在爭(zhēng)論“偏離2公里算不算進(jìn)步”,但看看對(duì)手:SpaceX不僅實(shí)現(xiàn)了箭體、整流罩全系統(tǒng)復(fù)用,還玩起了“筷子夾火箭”的高難度操作。這差距就像我們剛學(xué)會(huì)騎自行車,人家已經(jīng)開(kāi)著賽車參加拉力賽了,根本不是一個(gè)量級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)。

馬斯克的成功,靠的是“瘋狂燒錢、暴力試錯(cuò)”,火箭炸了就改,改了再炸,直到把問(wèn)題全暴露。但我們目前的發(fā)射頻次和容錯(cuò)空間,還撐不起這種規(guī)模的迭代。

既然長(zhǎng)十二甲和朱雀三號(hào)都栽在發(fā)動(dòng)機(jī)上,就得好好聊聊這兩個(gè)聽(tīng)起來(lái)專業(yè)、實(shí)則決定生死的技術(shù)死穴。別被術(shù)語(yǔ)嚇到,其實(shí)很好懂。


第一是深推力調(diào)節(jié):傳統(tǒng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)只要“一股腦往上沖”,推力恒定就行;但回收時(shí)不一樣,燃料越燒越少,火箭越來(lái)越輕,如果推力不能大幅度調(diào)小,不僅降不下來(lái),反而會(huì)被推回天上去。

這就是“深推力調(diào)節(jié)”,讓發(fā)動(dòng)機(jī)推力像汽車油門(mén)一樣,從100%瞬間壓到40%甚至更低。但這可不是踩油門(mén)那么簡(jiǎn)單,推力一降,燃燒室內(nèi)的壓力和推進(jìn)劑流速就會(huì)劇烈波動(dòng),很容易引發(fā)爆炸。

SpaceX的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)能把這個(gè)過(guò)程做得平平穩(wěn)穩(wěn),而我們的發(fā)動(dòng)機(jī)在低推力區(qū)間容易震蕩。長(zhǎng)十二甲偏離回收點(diǎn),很大程度就是因?yàn)橥屏φ{(diào)節(jié)不精準(zhǔn),姿態(tài)控制跟著變形了。這就像讓一個(gè)壯漢用手指捏起繡花針,力道稍微差一點(diǎn)就全白費(fèi)。

火箭回收最驚險(xiǎn)的一步,是入軌后“回頭”,一級(jí)火箭關(guān)機(jī)分離后,要在幾乎沒(méi)有空氣的高空重新點(diǎn)火減速。這難度堪比在狂風(fēng)呼嘯的無(wú)氧高山上,重新打著一個(gè)精密的打火機(jī)。

發(fā)動(dòng)機(jī)重啟需要化學(xué)點(diǎn)火劑精準(zhǔn)噴射,還得讓液氧和燃料在毫秒級(jí)內(nèi)完美混合。長(zhǎng)十二甲“三中失一”的致命問(wèn)題,就出在這:高速下墜時(shí),一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火,推力中心瞬間偏移,火箭直接變成斷了線的陀螺,怎么都穩(wěn)不住。這種多機(jī)并聯(lián)的重啟一致性,正是我們目前的硬傷。


中國(guó)火箭回收目前的困境,本質(zhì)上是“電子信息技術(shù)先進(jìn)”與“基礎(chǔ)機(jī)械動(dòng)力落后”的矛盾,我們的算法能算準(zhǔn)落點(diǎn),但發(fā)動(dòng)機(jī)跟不上,再精妙的控制也沒(méi)用。

但請(qǐng)別灰心,失敗不是壞事。航天從來(lái)不是一蹴而就的,馬斯克的火箭也炸過(guò)無(wú)數(shù)次才成功。

承認(rèn)我們還在“開(kāi)荒期”,接受需要更多失敗積累數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí),才是真正的理性。中國(guó)航天要走通回收這條路,可能還需要幾場(chǎng)“有價(jià)值的失敗”,但每一次跌倒,都是在為下一次起飛鋪路。

畢竟,通往太空的路,從來(lái)沒(méi)有捷徑,只有腳踏實(shí)地的腳步。

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