小火箭搞回收没意义?电子火箭将用直升机捕获 或给国内提供思路

最近5年,世界各地涌现出了不少新兴的小型火箭制造工厂,光中国就不下十家。这些小型火箭的主要面向150公斤至500公斤左右的小型卫星或者纳米卫星进行发射。其中这些小火箭中最成熟、也是发射次数最多的当数美国初创公司“火箭实验室”研制的电子火箭。电子火箭创始人彼得·贝克曾公开表示,小火箭搞回收重复使用没意义,不但无法降低成本还会带来可靠性问题。但最近贝克却食言了,因为电子火箭要搞回收了。

电子火箭ELECTRON发射

多家国内航天公司都在推进小型火箭研制,除了翎客航天的新航线火箭外都没有提及火箭回收。主要原因就是小型火箭自身的重量不大,运载能力往往只有几百公斤,如果要增加回收着陆导航系统、姿态控制系统、栅格翼和支架,就会造成死重过大,直接影响到火箭这几百公斤的运力,而且小火箭也没有能力携带足够的返场燃料。像猎鹰火箭之所以能够回收,很大的原因就是它足够大,回收系统和返场燃料增加的重量与火箭总重比只是微乎其微。

火箭实验室显然意识到了这一点,贝克在公开演讲中多次指出电子火箭无法实现回收再利用。但就在SpaceX在8月5日宣布进军微小卫星发射市场后的第二天,火箭实验室就做出了一个惊人的决定,电子火箭要搞回收!贝克在演讲中说,“很抱歉我要食言了。因为我曾说过电子火箭不会搞回收,但事实是我们要推出火箭回收方案了”。看起来搞回收也是想跟SpaceX再搏一把。

电子火箭从新西兰发射场升空

电子火箭的运载能力只有200公斤,而着陆系统本身恐怕都会超过200公斤,如果按照猎鹰火箭的思路肯定是走不下去的,那火箭实验室是如何解决这个问题的呢?贝克称火箭一级分离后,将以极高的速度进入大气层,将使用一种叫做“气动热减速系统”的机制进行减速。进入大气层后,火箭将在70秒的时间内,速度将从接近9马赫降低到3米/秒,这一过程中火箭将打开级间段的降落伞减速。

降落伞顶部还会多出一块类似于引线的飘带,飘带头部带有固定装置。当火箭降低到几百米高度、速度降低到3米/秒时,将从火箭回收船派出直升机前往回收。直升机通过垂下的牵引装置钩住降落伞的飘带部分,再将火箭吊回到火箭回收船上。

直升机回收电子火箭示例

这样就基本清楚了,为避免着陆回收装置的死重,电子火箭将使用降落伞减速加直升机救援的方式进行回收。看似是一条捷径,但该方案也有不少比较棘手的问题有待解决。一个是小火箭的坚固程度比不上大火箭,在不用反推减速的情况下如何经受巨大的重力加速度;再就是使用降落伞减速如何精准控制落区问题。当然电子火箭特有的碳纤维箭体如何经受住进入大气层时的高温灼烧也是个大问题。

电子火箭点火后9台发动机发出的火焰

尽管难度有些大,但是采用这种方式确实可以在不大幅增加死重的情况下实现火箭回收,至少理论上是行得通的。火箭实验室预计将在今年底的第10次电子火箭发射时加装回收试验装置,但没有给出更多的细节公告。不过贝克也说了,他们搞小型火箭回收并不是为了降低成本(实际上也降低不了多少成本),而是为了加快火箭周转,提高火箭发射能力(与SpaceX竞争)。相信这一方案也会给国内的火箭者设计提供一种新思路。

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