相较于传统火箭通过火工品实现级间分离,“力箭一号”创新性地使用了大推力、无污染的冷气分离系统。承担这一技术攻关任务的“力箭一号”结构副总师张延瑞介绍称,这套系统将压缩冷气作为“空气弹簧”,利用冷气推冲装置提前充气蓄能、级间解锁时产生的大推力实现级间平稳分离,同时,通过冷气侧推喷气系统还可以将已分离的火箭级段推偏,以免发生碰撞。
“为了解决固体火箭耗尽关机也能实现精准入轨的问题,‘力箭一号’还将两级能量管理的技术应用于火箭控制,让火箭在三级飞行段俯仰方向和四级飞行段偏航方向进行自主机动,这就像让火箭在太空中‘跳了一支舞’,保证火箭在进入预定轨道时将能量耗尽,从而达到高精度入轨的效果。”廉洁透露,“力箭一号”在首飞中采用这种方式依次将六颗卫星送入预定轨道,星箭分离后仅仅几十秒,六颗卫星就已开始正常工作,待到卫星围绕太阳同步轨道完成第一圈飞行后,所有卫星都传回了首批数据。
发展可重复使用火箭势在必行
从商业航天发展趋势看,可重复使用技术是发展太空旅行必须突破的核心技术,这种前沿技术也是中科宇航研发团队下一步突破的重点。
在美国SpaceX公司已成熟运用重复使用技术服务于商业航天后,中国航天何时掌握这种能力一直是公众高度关心的话题。对此,张延瑞认为,国内目前已累积了实现火箭重复使用的相关技术能力,特别是对火箭回收相关算法的验证,以及对回收着陆方式的试验验证。“SpaceX公司是经历了很多次失败才摸清楚这项技术的边界条件,而我们进行相关试验验证的次数有限,需要为回收技术试验创造一个宽松的环境和氛围。”张延瑞称。
史晓宁也认为,对于可重复使用技术的掌握,需要重点攻关回收技术的算法,包括发动机的变推力能力和多次启动能力都需要进行验证。
令人感到欣喜的是,今年5月,由中科宇航自主研发的“玄鸢一号”20吨级液氧煤油火箭发动机圆满完成长程试车考核。该型发动机具备60%到100%的推力调节能力和三次起动能力,未来可作为中科宇航液体火箭、亚轨道飞行器等运载器的主动力,满足可重复使用的需求。而在此次长程试车中,“玄鸢一号”实现了三次连续不下台整机点火试验,为掌握多次起动技术积累了试验数据,为实现可重复使用技术提供了有力的技术支撑。
而在回收算法方面,中科院力学所也于去年进行过火箭回收相关算法的验证,“当时我们运用一台搭载涡喷发动机的飞行器在山东海阳做了一项回收试验,回收的精度非常高,飞行器着陆的地方离预定着陆点仅相差零点几米。在今年或者明年我们还计划从陆地发射大型飞行器,进行海上回收的相关技术试验,进一步验证相关算法。”史晓宁透露称。