一直以来,马斯克的SpaceX公司都以其可回收的复用火箭“猎鹰”系列闻名于世。而在几个月前,SpaceX更是进行了“重型猎鹰”的首次试射,将一辆特斯拉跑车打进了火星转移轨道,而“重型猎鹰”本身也是一枚仅次于“土星五号”的,人类有史以来第二大的大型运载火箭,还是一枚超越了当今世界绝大多数常规火箭的复用火箭。

图为发射架上的“重型猎鹰”,其载荷数倍于中国尚未成熟的长征五号。图为发射架上的“重型猎鹰”,其载荷数倍于中国尚未成熟的长征五号。

  虽然在“重型猎鹰”诞生之初,中国航天业界的不少权威专家就接连对之呛声,认为其芯一级的27台并联发动机可靠性存疑,很可能将要重演苏联登月火箭N-1的悲剧,而在重型猎鹰成功发射(其27台芯一级发动机当中有半数来自回收复用)之后,他们在公开媒体的采访下也不愿承认复用火箭和并列发动机设计的优越,但数据就摆在那里:在同样将载荷打到低地轨道的情况下,“重型猎鹰”不仅有长征五号近三倍的载荷,成本也低得多。

图为航天大会上推出的中国复用火箭路线展望。图为航天大会上推出的中国复用火箭路线展望。

  因此,无论“权威人士”嘴上怎么说,面对已经成熟的“猎鹰-9”和接近成熟的“重型猎鹰”,中国航天系统都必须迅速采取措施了:不仅是降低成本的复用火箭正在吞食常规火箭的市场份额,发动机捆绑设计更有可能是突破航天运载市场瓶颈的重要手段。

  因此,在本次中国航天大会上,“长征三号”的最新改型便突然登场,令人不免感到有些意外,但这完完全全是情理之中的举措。

图为对助推器伞降回收的说明。图为对助推器伞降回收的说明。

  当然,一口饭绝无可能吃出来个大胖子。而长征三号火箭也没有可能在“复用化”的一纸命令之后,用一个晚上的时间就变成能完成助推器和一级可回收的复用火箭成品。因此我们可以发现,诸如“伞降回收助推器”之类落后但可靠性高,技术难度低的设计出现在了长征三号复用型的蓝图上——虽然降落伞需要占用宝贵的空间和重量,但起码算是向复用型火箭踏过了第一步,要知道美国航天飞机的助推器也是可回收设计。

图为芯级栅格舵回收的说明。图为芯级栅格舵回收的说明。

  而在“飞得更高”的芯一级回收上,我们能看到另一种航天系统掌握并惯用了的熟悉设计:“格栅舵”。当然,在这之前它并不是出现在运载火箭上,而是从俄罗斯开发的高速空空/空地导弹(如R-77、KH-31)上学习而来的,是一种用于稳定高速飞行的柱状物的绝妙设计。

  而格栅舵的特点,就在于其“速度越快越稳定”,只要飞行体的加速度和空气阻力不超过其损毁的极限,那么格栅舵就能在速度加快的同时增加飞行体的稳度,有效屏蔽云层和风偏等干扰的影响,有鉴于此,SpaceX的复用运载火箭也广泛采用了这种设计。

图为可复用的液氧甲烷发动机。图为可复用的液氧甲烷发动机。

  而除却传统的“航天一院”开发的“长征系列”之外,开发“快舟”系列的航天三江集团也有所动作,在近期湖北媒体的公开报导中,我们已经可以发现三江集团正在开发新的快舟火箭“快舟-21”和“快舟-31”,其中快舟-21的固体火箭发动机直径超过4米,创下了世界直径最大固推的记录,而这也使得快舟-21能够直接对标“猎鹰-9”基础型,有望在2020年发射时将中美复用火箭的差距缩小至一个量级内。(作者署名:利刃/TO)

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