走过第一个十年,中国商业航天正迎来“大爆发”时刻,火热劲头从发射场一路旺到资本市场。在赛道被持续加热的当下,火箭回收俨然成为了商业闭环的“沸点”。
在SpaceX的垂直回收(VTVL)已成为全球商业航天的“通解”标杆时,一家名为千亿航天(Nayuta Space)的中国民营火箭公司,正在探索一条截然不同的技术路径――让火箭一级像航天飞机一样,在大气层中滑翔后水平着陆,实现回收复用。这种名为ADHL的技术,正在尝试给出商业火箭复用的另一种解法。
“玄鸟-R”火箭气动减速
垂直回收的技术门槛
垂直起降(VTVL),顾名思义就是垂直起飞和垂直降落。火箭通过垂直起降可以达到回收子级并重复利用的目的。目前最具代表性的,当属SpaceX的猎鹰9号。
垂直起降回收的优势显而易见:回收着陆精度高、着陆冲击小,能实现包括一级发动机等核心部件在内的箭体整体无损伤回收,另外,在SpaceX的计划中,火箭发射和垂直起降采用同一发射台,更加提升了运载效率。因此,SpaceX开拓出的垂直起降回收路线凭借综合商业应用价值,成为其他公司寻求的火箭回收的通解。
但任何技术路线都有其特定的适用场景和设计取舍。
垂直回收对发动机提出较高的要求:必须在极端工况下实现多次可靠启动,又需要实现推力的深度连续调节。这是一套经过长期验证的成熟技术方案,但也需要相应的研发积累。同时,回收阶段需要预留燃料用于减速制动,业内普遍的判断是,这部分燃料会占用有效载荷的10%到15%。
在这样的背景下,千亿航天选择了气动减速这一技术方向。这并非对垂直回收路线的否定,而是基于不同的技术逻辑和适用场景的判断。
从技术演进的视角来看,气动减速在特定场景中具有独特价值。二子级的飞船/火箭回收只能采用气动减速技术,原因是二级再入速度高达25马赫左右,面临3000度左右极其严苛的热环境,无法通过预留多余推进剂来实现减速,目前全球现役所有二级飞船/火箭均通过气动减速实现返回。如神舟飞船、SpaceX龙飞船及星舰、NASA现役的猎户座飞船、俄罗斯联盟号飞船等。
SpaceX星舰二子级气动减速画面
这意味着,未来要实现火箭一二级全复用――即一级和二级都能重复使用――气动减速是一条重要的技术方向。它不仅适用于二级回收,同样可以应用于一级。两种技术路线各有侧重,共同构成了火箭回收技术的完整图谱。千亿航天选择ADHL技术路线,正是基于这样的技术逻辑。垂直回收与气动减速并非对立,而是面向不同应用场景、不同发展阶段的技术选择。
ADHL的“气动减速”哲学
千亿航天的“气动减速-水平着陆 ADHL(Aerodynamic Deceleration-Horizontal Landing)”技术方案,试图通过耦合高超声速飞行器和战斗机的设计理念,在返回阶段利用大气阻力进行火箭的气动减速。
这个看似拗口的技术名词,背后的逻辑其实更加符合物理直觉:让火箭一级在返回大气层时,利用空气阻力来减速,而非完全依赖发动机反推。打个比方,就像飞机降落时放下襟翼增加阻力、降低速度,而不是一直开着发动机“刹车”。
这个思路听起来简单,实际上对材料刚度、热管理等火箭的设计标准提出了新的挑战。最困难的还是在大气阻力的作用下,如何保证对火箭箭体的精准控制,不让这个庞然大物在空中俯仰偏转,稳稳地飘回地面。
火箭一级与上面级分离时,速度超过马赫数5,以每秒近两公里的速度冲向大气层。在这样的速度下,空气已经不再是“风”,而是一堵墙。如何利用这堵墙来减速,而不是被它撕裂?这是气动设计师们研究了半个世纪的课题。
千亿航天的做法是:在一级箭体上设计独特的气动外形――可调节翼面。这些结构在回收阶段不断调整着箭体飞行姿态和轨迹,最大化利用大气阻力进行被动减速,让火箭像落叶一样“滑翔”。
“玄鸟-R”火箭舵面
这个过程需要极其精密的控制。姿态偏一度,大气阻力产生的热量就可能超过材料极限;轨迹偏一毫,落点就可能偏离跑道数十公里。而这一切,都发生在大气层边缘那几分钟的时间里。
依据ADHL的技术原理,火箭一子级再入后,以“倾斜姿态”大攻角飞行,像风筝一样借助大气阻力减速,将速度从高超音速(超过3000米/秒)降至亚音速(约260米/秒),最后20秒点火实现水平着陆。
但正是这种“借力打力”的思路,带来了一个关键优势:不需要发动机多次点火减速,因而大幅减少了为回收预留的燃料。
站在巨人的肩膀上
据测算,大攻角下箭体阻力系数可从传统锥体的0.5提升至2.1。以千亿航天目前的主力型号「玄鸟-R」为例,直径3.8米的箭体,在30公里高度、6马赫速度下,气动阻力可达71.76吨吨,可在52秒内将速度从2800米/秒降至500米/秒,其70°大攻角姿态控制已通过多次仿真迭代验证。
相比垂直回收,ADHL方案对发动机的依赖大幅降低:点火次数从3次减至1次,点火时长从60至90秒缩至10至20秒。这意味着,对于发动机推重比、深度调节能力等环节,ADHL的敏感度较低,可直接适配现有供应链。
这套技术逻辑的可行性背后,是我国在高超声速飞行器、先进战斗机等重大工程中,沉淀下来的是一整套世界领先的能力体系:气动设计、控制算法、热防护技术、试验验证平台,以及一批经历过型号锤炼的顶尖人才。
千亿航天团队中的核心骨干,不少就来自这些领域。他们带着在国家重大工程中摸爬滚打的经验,把
这些“家底”,有效地迁移至火箭的控制上,形成了独特的技术护城河,构成了ADHL能够落地的基础条件。也正因如此,ADHL才得以从一份设想方案,一步步走向工程实践。
从“一次性餐具”到“耐用品”
技术层面的探索,最终要回到商业逻辑上来接受检验。
垂直回收之所以能成为主流,是因为它用实践证明了一件事:火箭复用,在经济上是行得通的。SpaceX的猎鹰9号为此做出了开创性贡献。它让世界看到,一枚火箭可以发射、回收、再发射。
但任何开创性工作都不意味着终点。在成本敏感的市场中,运力损失这笔账始终存在优化的空间。
ADHL的切入点正在于此。它在实现复用的同时,最大限度地保留了运力。这意味着火箭的制造成本可以被摊薄到更多次发射中,而运力却没有被严重“损耗”。用千亿航天团队的话说:“我们要打造天地往返的平民化交通工具,通过大幅降低进入太空的成本,重新定义个体与太空资源的连接方式。”
背后的逻辑是,当发射频率足够高时,真正决定成本的不是火箭的造价,而是它在全生命周期中能创造多少价值。
我国两大巨型星座正在密集部署。GW星座规划约1.3万颗卫星、千帆星座规划约1.5万颗卫星,合计2.8万颗。按10年部署周期粗略测算,年均需完成数百次发射。
当前,行业与资本市场已经将目光逐渐投向性价比更高、更具可执行性的技术方案。真正值得关注的,并非某一次发射的成败,而是未来高频次发射市场中,谁能真正为用户提供更纯粹的运力、更低的单次成本。
玄鸟-R已就绪,未来不止于卫星
据披露,千亿航天的“玄鸟-R”全尺寸试验箭,目前已经生产完毕。从公开的资料来看,这枚火箭的外形和常见的圆柱体有所不同,它多了专门为ADHL技术设计的四个翼面。这些独特的设计,正是气动减速水平着陆方案的物理载体。
“玄鸟-R”全尺寸试验箭
接下来的节奏很清晰:地面试验、低空缩比试验,再到全流程试车验证。如果进展顺利,我们或许很快就能看到这枚火箭在天空中完成“滑翔”回家的画面。对于ADHL技术而言,这将是它从概念走向工程验证的关键一步。
值得一提的是,ADHL这种水平着陆的特性,天然适合未来地外/外星空间站货物的精准返回。
比如在空间站货物返回场景中,精准降落在跑道上比海上回收或沙漠着陆要可控得多,对货物的冲击也更小。再比如亚轨道太空旅游,乘客需要的是平稳、低过载的飞行体验,水平着陆显然比垂直冲击要友好得多。这些延伸方向,让ADHL技术的想象空间远不止于“运卫星”。
商业航天的迷人之处,从来不在于复制粘贴别人的答案,而在于探索属于自己的路径,为这个行业提供更多可能性。技术演进从来不是单选题,在“主航道”之外,总有人在探索新的路径,寻找更优的答案。
千亿航天选择了一条自己的“滑翔道”。这条路能走多远,能否为行业带来更多可能性,值得保持关注。而因为正是这些不同方向的尝试,最终汇聚成商业航天走向成熟的力量。
【免责声明】【广告】本文仅代表作者本人观点,与和讯网无关。和讯网站对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。邮箱:
三一生活网