2024年9月6日,中国第三次成功发射的可重复使用运载火箭顺利着陆。这不仅标志着中国在航天领域技术的又一次重大突破,也为太空经济的繁荣注入了创新动力。
可重复使用运载火箭对太空经济的影响
太空经济是指与太空探索、开发和利用相关的各种经济活动的总和。它涵盖了广泛的领域,包括卫星通信、卫星导航、地球观测、太空旅游、太空资源开发、航天运输等。
近年来,太空经济迅速崛起,成为全球经济增长的新引擎。航天技术的飞跃进步,在卫星定位、卫星通信、获取实时气象、农业、物流等各类遥测数据方面提供了不少的贡献。
可重复使用运载火箭技术的发展是太空经济革命的关键。传统的运载火箭每次发射都需要消耗大量的材料和燃料,而且很多部件在完成任务后就会被弃置或销毁,造成巨大的浪费和污染。可重复使用运载火箭可以在完成任务后回收再利用,相比传统的运载火箭,可以大幅降低运载火箭发射的成本,提高经济效益。
研发可重复使用运载火箭涉及到诸多尖端技术的突破和创新,这些技术涵盖了材料科学、推进系统、热防护系统以及自动控制等多个方面。具体来说,科研团队研制出一种新型推进燃料-液氧甲烷,它具有环保、成本低廉和易于重复使用的特点,对于可重复使用运载火箭的成本控制起到更大的帮助;同时,为了让可重复使用运载火箭能够承受重返大气层时的高温,必须研发先进的热防护系统;并且,为了提升效率并降低成本,推进系统的优化也是关键技术之一,其中包括对电推进、离子推进等高效推进技术的探索;此外,运载火箭的顺利回收也离不开先进的自动控制技术。
朱雀二号火箭使用液氧甲烷作为推进燃料
此外,可重复使用运载火箭技术的发展为太空旅游提供了可能性。一旦成本降低到足够水平,太空旅游可能会成为一个新的产业,为太空经济带来新的增长点。
中国航天在可重复使用运载火箭技术上的努力
2020年9月4日,中国在酒泉卫星发射中心,利用长征二号F运载火箭,成功发射一型可重复使用的试验运载火箭。此次试验的圆满成功,标志着中国可重复使用运载火箭技术研究取得重要突破,后续可为和平利用太空提供更加便捷、廉价的往返方式。
长征二号F火箭
2022年8月5日,中国在酒泉卫星发射中心,运用长征二号F运载火箭,成功发射一型可重复使用的试验运载火箭。该项目的圆满成功,中国亚轨道重复使用运载火箭技术的发展获得了重要突破,为实现领域创新发展和自主可控迈出了坚实的第一步。
2023年12月14日,中国在酒泉卫星发射中心,运用长征二号F运载火箭,成功发射一型可重复使用的试验运载火箭。此次运载火箭的任务主要目的是验证可重复使用技术并开展空间科学实验。与前两次任务相比,此次飞行任务将轨道高度提升至600公里,并进行了更长时间的太空飞行,为中国未来载人航天和深空探测积累了宝贵的经验。
2024年9月11日,中国自主研发的朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直起降回收试验箭在酒泉卫星发射中心顺利完成10公里级垂直起降返回飞行试验。此次试验的圆满完成,意味着我国商业航天在可重复使用运载火箭技术方面取得了重大突破,为未来实现大运力、低成本、高频次且可重复使用的航天发射奠定了坚实的基础,迈出了至关重要的一步。
朱雀三号VTVL-1
2024年10月11日,中国在东风着陆场成功回收首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星。这颗卫星作为中国“十四五”期间的重要新技术试验卫星,在飞行试验中突破了可重复使用、无损回收、高微重力保障等关键技术,验证了新一代高性能可重复使用返回式空间试验平台的各项技术指标,达到了各项预期试验效果。这不仅标志着中国可重复使用运载火箭技术取得了重要进展,也为未来宇宙探索奠定了坚实的基础。
实践十九号卫星顺利回收
中国航天事业正在经历快速发展的阶段,特别是在可重复使用运载火箭技术方面的突破。中国已经成功发射并回收了三次可重复使用的运载火箭、顺利垂直起降并返回朱雀三号运载火箭和回收实践十九号卫星,这些应用的成功充分展示了中国可重复使用运载火箭技术的成熟度和可靠性。中国航天在这一领域的努力,将为未来的宇宙探索和利用开辟更加广阔的前景。
可重复使用运载火箭技术对未来宇宙探索的影响
中国计划在全面提升新一代运载火箭性能水平基础上,计划到2045年实现1小时全球抵达、地面与轨道间以及轨道与轨道间的“航班化”航天运输。中国实现这一目标将分阶段推进:2025年前为起步建设阶段,主要任务是突破关键技术,形成试验使用系统;2035年实现目标初步建成,总飞行数百次、总货运千吨级、总客运千人次;到2045年目标全面建成,实现按需发射,每年总飞行次数达到千次量级,总货运万吨级,总客运万人次。这将极大的改变全球交通和物流模式。
国际上,美国太空探索技术公司SpaceX猎鹰9号火箭已经实现运送全平民乘组前往国际空间站,但目前太空旅游的成本对于普通人来说仍然是难以承受的。随着技术的进步和市场的成熟,未来太空旅游的成本有望进一步降低,使得更多的公众能够体验到太空旅行。
搭载“龙”飞船的“猎鹰9”火箭从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空
在未来,可重复使用运载火箭技术在太空领域的应用会越来越多,它将大幅降低航天任务的成本,提高探索效率,使我们能够更加频繁、灵活地开展各种太空探索活动。这不仅有助于深入研究宇宙奥秘,开发利用太空资源,还能拓展人类在宇宙中的活动空间,为人类探索宇宙的征程带来新的机遇和可能。随着技术的不断突破和成本的降低,可重复使用航天技术有望让更多人参与到宇宙探索中来,共同开启未来宇宙探索的新时代。
部分信息来源于新华网、人民网,科普中国等
(科学性审核:周炳红,中国航天科普大使)