中國公開復用火箭，雙管齊下航天發射有望廉價化

獵鷹九號火箭使用復用的第一級發射SES-10衛星成功，發射後第一級又一次回收成功

太空探索技術公司的獵鷹九號火箭第一級已經連續多次返回著陸成功，今年獵鷹九號已經使用回收的第一級再次發射成功，讓火箭重複使用成為航天業界的熱門。中國對火箭重複使用降低成本同樣保持關注，2017年的全球航天探索大會上，我國航天專家向與會的業界專家展示了正在研製的重複使用運載火箭方案，據稱已經進行了部分試驗驗證，並突破了部分關鍵技術。

太空梭為了重複使用，研製了超高性能的SSME發動機，至今仍是火箭發動機王冠上的明珠

航天運載器重複使用具有誘人的經濟價值和發展前景，但也需要高技術的支持。美國的太空梭為了實現重複使用，研製了大推力高比沖可重複使用的RS-25氫氧發動機，大推力的固體助推器，還有導航制導控制以及防熱飛控等高精尖技術於一身的軌道器，歷史上只有蘇聯曾經望其項背，歐洲日本和中國直到今天對這些先進技術及其整合仍然往而興嘆。即使如此，太空梭也沒能做到降低發射成本的目標，實用化的航天復用運載器的難度係數實在是不小。太空探索技術公司作為一家商業航天公司，沒有當年美國航天局和美國空軍巨額撥款的研製支持，也沒有研製RS-25先進大推力發動機的技術力量，但他們另闢蹊蹺反而走出了一條更可行的道路，也為今天中國航天的運載火箭研製提供了借鑒和目標。

2015年11月下旬，運載火箭技術研究院進行了群傘空投縮比火箭子級的試驗

話說回來，早在2011年運載火箭技術研究院研發中心就開始啟動可回收火箭項目，和太空探索技術公司幾乎同步。分析國內外的相關研究，火箭回收不外降落傘回收、垂直降落回收和有翼布局水平降落三種方式，我國優先選擇了降落傘+氣囊緩衝的方式回收火箭第一級。考慮到我國內陸發射運載火箭的落區問題，我國還在探討火箭助推器定點墜毀技術，減少對落區群眾工作和生活的干擾。這些方案中，我國計劃首先實現助推器裝上翼傘和控制裝置，助推器分離後滑翔下落，也是定點可控墜毀；其次是在可控定點著陸的基礎上，以降落傘+氣囊緩衝的軟著陸方式回收箭體；最後一種當然就是類似獵鷹火箭的垂直回收技術了，這種技術需要發動機多次啟動和深度節流，需要管理推進劑和高精度的姿態控制，當然也要有著陸腿，據稱我國也在做論證研究。

基斯特勒的K-1火箭第一級是三台AJ26發動機，群傘減速+氣囊緩衝降落的概念

降落傘回收火箭第一級是早已有之的概念，美國很多航天公司都曾提出這樣的方案，但均流於紙面計劃而沒有進入試驗階段。美國航天大公司保守僵化，小公司基斯特勒（Kistler）提出研製K-1二級重複使用運載火箭的設想，使用降落傘+氣囊回收第一級。有趣的是基斯特勒公司的一位元老，就是太空梭之父喬治·穆勒，但老邁的穆勒沒能重複太空梭的成功，基斯特勒公司後來由於資金鏈斷裂破產。K-1火箭雖然失敗了，但是通過降落傘+氣囊回收火箭第一級，一直備受關注和看好。2014年《中國航天報》正式報道，運載火箭技術研究院正在試驗火箭助推器回收技術，具體地說是使用翼傘進行操縱控制，實現助推器的定點回收，當時已經進行了1：4的縮比樣機試驗，預計未來搭載實際火箭飛行試驗。同年航天報還報道了五院508所進行翼傘歸航空投試驗的報道，508所已經掌握了翼傘設計和歸航控制技術。2015年運載火箭技術研究院又使用熱氣球進行了縮比運載火箭子級群傘空投實驗，驗證和突破了大型群傘技術，為後續更大規模以及飛行試驗奠定了基礎。

全球航天探索大會（GLEX）公開的中國復用火箭設計，借鑒了獵鷹火箭成功設計，使用更合適的甲烷發動機

對於太空探索技術公司垂直降落方案，運載火箭技術研究院也完成了相關的方案論證，並進行了模擬研究，我國計劃結合正在論證的液氧甲烷運載火箭，試驗火箭垂直發射和回收的重複使用技術，以期未來大幅度降低航天發射成本。根據後續消息判斷，這種的液氧甲烷火箭就是使用YF-77M液氧甲烷發動機的火箭，YF-77M發動機推力為60噸級，足以支持中小型火箭的研製。2016年國際宇航大會上，中國航天專家公開了3發YF-77M發動機做第一級垂直回收的復用火箭設計。今年6月召開的的全球航天探索大會，中國航天科技集團公開了重複使用運載工具的研製情況，稱正在開展傘降回收和垂直降落技術的研究，並進一步細化了液氧甲烷復用火箭的設計。

YF-77M液氧甲烷發動機從YF-77氫氧發動機改進而來，地面推力約60噸，重複使用性能好

從示意圖上看，我國的重複使用火箭增加了四個著陸腿，一子級頂部增加了4個柵格舵，明顯向獵鷹九號火箭的成功復用設計靠攏。另一方面，我國一步到位使用重複使用性能更好的液氧甲烷發動機，直接跳過容易積碳的傳統開式循環液氧煤油發動機，也算是實現了「彎道超車」。

綜上所述，我國早已開始重複使用運載火箭的研製工作，兩條腿走路同步開展傘降-氣囊緩衝著陸和火箭反推垂直著陸兩條路線的研究工作，在一些關鍵技術上取得了突破。根據運載火箭技術研究院李洪院長的文章，我國近期完成關鍵技術攻關，開展飛行演示試驗，中長期將研製使用火箭發動機的兩級重複使用運載火箭，具備快速和廉價進入太空的能力。

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