本報(bào)記者 付毅飛

       我國(guó)商業(yè)火箭公司翎客航天4月2日宣稱，其研制的RLV-T5可回收火箭，于3月27日完成首次低空飛行回收試驗(yàn)。

       據(jù)介紹，在位于山東龍口的試驗(yàn)場(chǎng)里，該火箭在六級(jí)大風(fēng)中飛行至20米高，懸停近10秒，之后垂直下降，落在著陸場(chǎng)中心。

       說(shuō)起火箭垂直回收，一定有很多人第一時(shí)間想到美國(guó)SpaceX公司的獵鷹九號(hào)。當(dāng)然，獵鷹九號(hào)的成功并非一蹴而就。從2012年9月開(kāi)始，SpaceX公司多次發(fā)射“蚱蜢火箭”開(kāi)展試驗(yàn)，最初飛行高度僅2米，一年后則達(dá)到744米，對(duì)獵鷹九號(hào)回收技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。

       與“蚱蜢”相比，“RLV-T5”的技術(shù)含量如何？翎客航天技術(shù)總監(jiān)楚龍飛向科技日?qǐng)?bào)記者表示，目前的RLV-T5火箭與蚱蜢火箭還差得很遠(yuǎn)?！爸辽?gòu)膰嵨簧险f(shuō)，蚱蜢火箭達(dá)到幾十噸量級(jí)，我們才1.5噸，僅有它的幾十分之一。”他說(shuō)。

       但RLV-T5火箭有自己的特點(diǎn)，例如其核心控制算法具備一定創(chuàng)新性。楚龍飛說(shuō)，火箭在回收過(guò)程中，每秒要消耗幾十公斤推進(jìn)劑，質(zhì)量在隨時(shí)變化，要想保持穩(wěn)定，發(fā)動(dòng)機(jī)的矢量推力、噴口擺動(dòng)都需要高頻運(yùn)算，大約每秒要運(yùn)算200次。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)理念過(guò)去大多用于寫(xiě)論文、做研究，很少用于工程，而翎客航天將其用在了火箭上。經(jīng)過(guò)多次飛行試驗(yàn)表明，該技術(shù)與其他火箭普遍采用的PID控制相比，在控制效果、抗干擾能力、參數(shù)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)、故障應(yīng)對(duì)等方面均有優(yōu)勢(shì)。

       如果說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)等硬件更新迭代需要重新研制，控制算法軟件則有更強(qiáng)適應(yīng)性?！敖?jīng)過(guò)前期仿真、測(cè)試后，我們已經(jīng)把這種算法打包成模塊，將來(lái)通過(guò)不斷調(diào)整優(yōu)化，將在后續(xù)型號(hào)上傳承。”楚龍飛說(shuō)。

       RLV-T5火箭的未來(lái)使命，是開(kāi)展公里級(jí)的回收技術(shù)驗(yàn)證。楚龍飛表示，從數(shù)十米到1公里，技術(shù)跨越并不大，因?yàn)榛鸺窍茸杂上侣洌咏孛嬖冱c(diǎn)火反推減速；但距離真正的運(yùn)載火箭一子級(jí)回收，卻隔著多個(gè)技術(shù)坎。他說(shuō)，運(yùn)載火箭的一子級(jí)不會(huì)入軌，回收難度與亞軌道火箭相當(dāng)，但其高度達(dá)到數(shù)十公里，速度也有4倍音速左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出公里級(jí)回收試驗(yàn)范圍，由此帶來(lái)的許多技術(shù)尚待攻克或驗(yàn)證。

       例如火箭一級(jí)在自由下落階段，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有點(diǎn)火，但需要借助其頂部的柵格舵實(shí)施氣動(dòng)減速和調(diào)姿，這項(xiàng)技術(shù)要在高空高速條件下試驗(yàn)。又如發(fā)動(dòng)機(jī)下落時(shí)一直保持噴管向下的姿態(tài)，空氣不斷灌入噴管，要保證發(fā)動(dòng)機(jī)能按指令啟動(dòng)，需要攻克高空超聲速點(diǎn)火相關(guān)技術(shù)。

       雖然前路漫漫，翎客航天通過(guò)此前的試驗(yàn)也取得了一定的技術(shù)儲(chǔ)備。2018年1月，該公司的RLV-T3火箭實(shí)現(xiàn)了低空回收及平移，2019年1月，RLV-T5火箭完成首次懸停飛行試驗(yàn)，此項(xiàng)試驗(yàn)后來(lái)又開(kāi)展多次，積累了數(shù)據(jù)?！皬腞LV-T3到T5，實(shí)現(xiàn)了從單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)到多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)的提升?！背堬w說(shuō)。

       獵鷹九號(hào)火箭一級(jí)有9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，而RLV-T5火箭采用5臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)呈“十”字布局的構(gòu)型。多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)會(huì)帶來(lái)一些共性問(wèn)題，例如推力不對(duì)稱或點(diǎn)火時(shí)序不同步，火箭就可能歪倒。楚龍飛介紹，此前的懸停試驗(yàn)中驗(yàn)證了各種嚴(yán)酷情況，即使在4個(gè)方向上的某一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，依靠中心發(fā)動(dòng)機(jī)的偏轉(zhuǎn)、調(diào)流，也能控制火箭平穩(wěn)降落。

       目前，翎客航天正在開(kāi)展小型可回收運(yùn)載火箭新航線一號(hào)的研制，計(jì)劃在2021年前后首飛。相比RLV-T5火箭，新航線一號(hào)會(huì)采用推力更大的發(fā)動(dòng)機(jī)，但將傳承目前的控制算法及發(fā)動(dòng)機(jī)布局等。

       不過(guò)，掌握回收技術(shù)只是火箭重復(fù)使用的前提，發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)用次數(shù)、檢測(cè)維修費(fèi)用都將影響到最終成本。記者了解到，從美國(guó)航天飛機(jī)到獵鷹九號(hào)火箭，均提出過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)用次數(shù)指標(biāo)；正在開(kāi)展重復(fù)使用火箭及航天器研究的中國(guó)航天科技集團(tuán)，也在對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探索。而楚龍飛坦陳，翎客航天尚未刻意強(qiáng)調(diào)這一問(wèn)題，下一步將探索的模式，也會(huì)跟傳統(tǒng)方式不同。

       他表示，RLV-T5火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用的是液氧乙醇推進(jìn)劑，不存在積炭問(wèn)題，無(wú)需維護(hù)就能多次點(diǎn)火。該公司未來(lái)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)將采用甲烷燃料，相比液氧煤油，積碳問(wèn)題也會(huì)好很多，其通過(guò)簡(jiǎn)單維護(hù)、清洗，具備一定重復(fù)使用能力?！拔覀儾粫?huì)坐等標(biāo)準(zhǔn)定下來(lái)再行動(dòng)，而會(huì)在有一定把握的前提下，冒一些風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行探索。例如每次回收后評(píng)估火箭情況，決定是否繼續(xù)使用。SpaceX其實(shí)也是這樣?！背堬w說(shuō)，“通過(guò)這種走一步看一步的過(guò)程積累數(shù)據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)工況的界限會(huì)逐漸清晰，我們就能據(jù)此優(yōu)化流程?！?/p>