为啥大家都选10公里,就是因为这个数字好听吗?
近年来,重复使用火箭技术的发展成为全球航天领域的热门话题。尤其是在商业航天领域,各国公司都在争相开发能够垂直起降的可重复使用火箭。
而在这一过程中,10公里高度似乎成为了验证可重复火箭技术的重要“门槛”。无论是
美国的 SpaceX,八院的验证箭,还是 朱雀三号的 VTVL-1,10公里这个高度总是 在 测试中反复出现。那么,为什么选择这个高度?它对于【粉丝网】
可重复火箭技术的 验证意味着 什么?翻过 这个坎,前方真的 就一片坦途了 ?今天,我 们就花点时间专门聊聊它。第一个需要回答的就是——10公里的高度,到底意味着什么?
其实,在
火箭发射过 程中,10公里这个高度并不是 特别显著的 一个“里程碑”,它甚至还未突破大气层,尚处于 地球的 对流层内。然 而,对于 可重复使用火箭来说,这却是一个至关重要的 高度。首先,10公里以下的大气密度较大,空气阻力强烈。
在 这样的 环境下,火箭在上升和 下降过 程中都将经历巨大的 压力和空气阻力 。 这意味着 火箭的 姿态控制系统、稳定性控制系统、以及栅格舵等 辅助设备都需要经受严峻考验。此外,火箭在
此高度还会经历“最 大动压”,即空气动力对火箭施加的最 大压力。这是 火箭飞行过 程中最 为复杂的 阶段之一,火箭需要在这个阶段保持平稳,以避免结构受损或发生故障。其次,10公里是火箭在飞行过程中需要经历超音速和亚音速状态变化的高度 。对于
可重复火箭来说,这也 是 一次验证“跨音速”控制能力的 机会。跨音速是 指火箭从亚音速,即小于 音速过 渡到超音速超过 音速的 过 程。在 这个阶段,气流的 变化会对火箭的 姿态和 控制系统产生巨大的 扰动。因此,10公里的
飞行高度不仅能够测试火箭的 耐受性,还可以验证火箭在 跨音速下的 稳定性和 精确控制能力。这一高度被选为关键的 试验点,正是 因为其代表了火箭在 极端条件下的 性能测试。那么,完成这一10公里级的飞行,又意味着什么呢?可以说,它标志着火箭技术的一个重大进步。
首先,火箭在这样的高度返回并成功着陆,意味着其具备了基本的重复使用能力。
正如
中国朱雀三号的 设计团队所 强调的 ,这一飞行成功表明火箭的 发动机、栅格舵等 核心部件可以在 返回过 程中精确配合,并保持稳定。但 是 ,成功完成这一高度的 试验,并不意味着 前方再无阻碍。10公里的
飞行虽然 验证了 火箭在 部分复杂环境下的 适应性和 控制能力,但 距离真正的 轨道级飞行仍有 很大差距。在 更高的 高度,火箭需要面对更严峻的 挑战,尤其是 再入大气层时的 高温和极高速度。对于中国的可重复火箭技术而言,10公里的飞行成功,更多的是意味着技术的验证已进入关键阶段。
火箭的
垂直起降技术已经有 了 初步的 成果,但 后续需要解决的 ,还有 如何实现更高高度的垂直回收,以及应对再入过 程中产生的 巨大热量和 动能。比如再入大气层时产生的
高温如 何有 效防护;比如 火箭的 着 陆精度和 速度控制如 何进一步提高;再比如 ,火箭的 结构如何足够轻盈,但 又 要足够坚固,以应对多次使用的 疲劳损耗等 等 。我们期待着,随着技术的逐步成熟和飞行次数的增加,这些问题将逐步得到解决。
而说到我
国可重复火箭技术的 发展与 现状,一个无法绕过 的 点就是 SpaceX的 成就了 。SpaceX自2000年代初开始,就致力于 研发能够重复使用的 火箭,并于2015年首次成功实现了火箭的垂直回收。此后,SpaceX多次完成轨道级火箭的回收与重复使用,彻底改变了航天产业的成本结构。相比之下,中国的可重复火箭技术起步较晚。虽然近年来取得了显著进展,但与SpaceX仍存在一定差距。
以朱雀三号VTVL-1为例,目前中国的
测试还处于 10公里高度的 垂直起降阶段,而SpaceX早已实现了 海上回收与 轨道级火箭的重复使用。然
而,这并不意味着 中国航天没有赶超的 可能。中国近年来在 航天技术的 研发上投入了 大量资源,并在 多次试验中取得了 重大突破。从时间上看,中国可重复使用火箭的实用化进程或许还需5-10年左右才能达到SpaceX目前的水平。然而,中国庞大的市场需求,民营企业在技术创新上的投入,也会进一步缩短这一差距。
总而,10公里的
飞行试验不仅是 技术验证的 重要一步,更是 未来航天探索的 基石。我 国在 这一领域虽起步较晚,但 凭借持续的 投入和技术积累,有 望在 不久的 将来赶上SpaceX步伐,开启属于 我们自己的 可回收航天时代。 文章出处:科普中国