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火箭重复使用有何军事价值?

时间:2016年05月09日 信息来源:中国军网-解放军报 点击: 【字体:

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朱红巍 火箭军指挥学院军事理论研究所副研究员,从事作战理论问题研究,荣获军队科技进步三等奖2项、火箭军军事理论成果一二等奖6项。


新闻提示


在历经4次试验失败后,美国“猎鹰9”运载火箭一级箭体近日成功实现海上回收。在太空科技领域,美国一直是世界的领跑者,去年12月美国就率先实现火箭一级箭体的陆上回收。有分析认为,美国陆/海回收试验相继成功,使火箭多域回收、重复使用成为可能,这意味着未来“载人返地”方面取得新的突破。


回收火箭要克服哪些难题?火箭重复使用有什么军事价值?本期我们对话火箭军指挥学院朱红巍副研究员,请看他的详细解读。


海上回收成功,火箭回收将开启2.0时代


问:回收航天器早已不是新鲜事,回收火箭与航天器有何不同?要克服哪些难题?


答:目前,美国航天飞机共发射135架次,成功回收133架次。航天飞机与卫星(飞船)返回舱大多采用小长径比的再入钝头体气动外型,而火箭一级体均为大长径比的细长型圆柱体,如“猎鹰9”运载火箭一级箭体长度48米,长径比接近13,越是细长的飞行物,越不好控制飞行姿态,因此回收火箭的难度要大的多。


回收火箭必须克服两大难题:一是火箭垂直回收,箭体降落过程中必须一直与地面保持垂直,这就需要火箭发动机具有推力可调、多次启动等功能;二是箭体性能保持,即火箭发动机、燃料贮箱等关键部件的使用寿命必须足够长,经得起重复使用,这就对火箭箭体的材料和工艺提出了很高的要求。


问:这次“猎鹰9”运载火箭采用海上回收方式,与陆地平台回收相比,海上回收要克服哪些难题?


答:相对于陆地平台回收,海上回收难度更大,但有更多优势。首先,回收地点选择较为灵活。火箭回收是一项风险极大的任务,选择海上回收,即使失败也不会造成人员伤亡。其次,可以运载更多有效载荷。火箭发射升空后,并不是垂直上升,其飞行轨迹呈抛物线状。火箭一二级分离后,执行陆上回收任务的一级箭体必须减速并调头返回。由于回收地点有限,因此一级箭体无论是垂直方向还是水平方向都要飞行较长距离,会消耗更多燃料。而选择海上回收,一级箭体利用重力自然降落,回收船只需提前机动到预定地点,在箭体着陆的正下方等待即可。


与陆上回收相比,海上回收火箭面临降落点不规则晃动、突发海上恶劣气象等问题。由于自然潮汐运动,海上经常是“无风三尺浪”,火箭海上回收存在落地瞬间的箭体垂直姿态稳定及落地后的箭体姿态固定问题。今年1月,“猎鹰9”海上回收失败就是由于当时一个着陆支架未能锁定,导致整个火箭倾倒在回收船上。

成功自主回收,未来具有重要军事价值


问:实现海上回收,将给美军带来哪些军事价值?


答:实现运载火箭一级箭体的海上回收,会给美军未来作战带来重要的军事价值。一方面,为美军实现“太空控制”降低了成本。火箭发射成本的降低,为美军部署太空武器、夺取太空控制权提供有利支撑。另一方面,为美军弹道导弹发射阵地提供了更多选项。为防止导弹一级弹体落入人口密集区域造成人员财产损害,在选择弹道导弹发射阵地时,必须避免弹道下方出现大中城市目标。火箭一级箭体实现海上回收,可有效控制导弹残体落点,使美军导弹作战运用更加灵活。


回收只是开端,重复使用要克服诸多难题


问:从“猎鹰9”运载火箭成功回收到下一个发射周期需要多久?


答:此次“猎鹰9”运载火箭成功回收,只是证明了火箭一级箭体可以在条件恶劣的海上进行回收,这一步意义重大,但是距离下一个发射周期还有很长的路要走。比如,火箭发动机的重复使用还要解决诸多难题。火箭动力由燃烧剂与氧化剂的爆燃产生,在发动机拉瓦尔喷管喉部将形成几千度的高温,目前的工艺材料只能保证喷管在高温高压环境下可靠工作10多分钟。这么短暂的使用时间显然不能满足火箭重复使用的需要。同时,目前火箭的多数零部件都是按照“一次使用”研制的,如果要对火箭进行多次重复使用,必须从源头上按照可重复使用标准对这些零部件进行重新设计。


问:火箭重复使用有多少价值空间?


答:“猎鹰9”火箭成功实现回收,美国国家航空航天局前局长麦克·格里芬有过评价,“回收后还要检查‘猎鹰9’经受飞行考验后的能力,并需经过复飞合格验收测试来验证和获得复飞的信心。”显然,火箭重复使用必须解决火箭的可靠性、维修成本、寿命等问题,在这些问题得到解决后,火箭重复使用的价值才能真正体现。


制图:喻 萌


(作者:张新 柴晓旭 韩磊)
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