2024年8月12日,北京——一道白色轨迹划破戈壁长空,火箭一子级完成推进段分离后,宛如一只归巢的巨鸟,在减速伞的牵引下,精准落入地面提前布设的巨型柔性网兜之中。这看似科幻电影的一幕,真实发生在我国西北某航天发射试验场。今天,民营航天企业“星河动力”正式宣布:全球首次网兜式火箭回收试验取得圆满成功。此举标志着我国在火箭低成本重复使用技术路径上,开辟出一条全新的、具有完全自主知识产权的“中国方案”。

另辟蹊径:从“精准落腿”到“温柔接网”

长期以来,世界航天界的火箭回收主要聚焦于两种成熟范式:以SpaceX为代表的垂直着陆方式(依靠发动机反推和着陆支腿),以及以蓝色起源为代表的伞降加气囊缓冲方式。前者技术门槛极高,对控制系统的实时计算能力和发动机精准节流能力要求苛刻;后者则受限于海面回收的精度和回收后的腐蚀问题。

而网兜回收,是一种更“聪明”且成本更优的路径。据星河动力技术负责人介绍,此次试验回收的是一枚自研“智神星”系列中型运载火箭的一子级。火箭分离后,子级依靠惯性和气动舵面调整姿态,先后打开三级减速伞和主降落伞,将下降速度从数倍音速减至约8米/秒。与此同时,地面一个直径达80米、由高强度芳纶复合材料编织的“大网”已通过六座充气式机械臂展开,并在视觉导航雷达的引导下,实时调整位置迎向落点。最终,箭体以近乎垂直的角度落入网中,由弹性绳索束缚完成回收。

“整个过程从触发到捕获不超过12秒,动态定位精度控制在0.5米以内。”研发团队表示,这种回收方式避免了火箭发动机二次点火带来的燃料冗余和发动机寿命损耗,同时大幅降低了对高精度着陆腿和专用着陆场坪的依赖。

从“一次性”到“快速复用”的降本革命

火箭重复使用,是降低航天发射成本的核心。传统一次性火箭的箭体成本占单发总成本的70%以上,其中又以价值昂贵的一子级为甚。此次网兜回收成功,意味着火箭最昂贵的部分——包含9台液氧/煤油发动机的一子级,能够实现无损回收并快速翻新。

据测算,采用网兜一子级重复使用后,单次发射成本可降低40%-50%,且发射准备周期将从目前的半个月缩短至72小时以内。更重要的是,网兜回收系统对场地的要求远低于传统跑道或强化着陆平台。一块约两个足球场大小的平坦戈壁或草原即可,这为未来在我国内陆多处建设低成本回收场提供了可能。

多维突破:技术验证与商业前景

此次试验并非一蹴而就。早在2023年,星河动力团队便完成了百米级的缩比模型投放测试;2024年3月,完成了全尺寸火箭子级在真实弹道下的伞降验证。本次成功,攻克了三大核心难题:

  1. 高动态环境下的精准引导:火箭下落过程中,风速、温度、大气密度瞬息万变,视觉雷达与惯性导航必须实时融合解算,锁定网兜中心坐标。
  2. 大冲击力下的柔性网设计:20吨级箭体以8米/秒速度砸向网面,冲击能量超百万焦耳,普通渔网或钢索网根本无法承受。团队研发的“梯度阻尼网”网状结构,通过逐层形变吸收动能,实现了箭体零损伤。
  3. 快速自适应的机械变位系统:网兜并非固定不动,而是由八台液压驱动装置根据落点偏差,在水平方向进行±15米的机动追捕,确保“百发百中”。

航天领域专家、北京航空航天大学教授杨磊评价称:“这不仅仅是一次回收试验的成功,更是对重复使用火箭工程范式的一次解构与重构。它证明,在垂直回收之外,还有更经济、更可靠、更适合中国工业体系的技术道路。”

未来展望:从“一网”到“星座”

按照星河动力的规划,完成此次关键突破后,团队将在未来6个月内执行连续三次网兜回收重复使用验证,力争在2025年上半年实现商业化航班式发射。同时,该技术正向更大的载重能力和多级回收方向演进。据悉,该公司正在研发的“智神星-2”重型火箭,计划采用“芯级网兜+助推器垂直回收”的混合方案,以满足低轨卫星星座大规模组网的需求。

在全球商业航天竞争白热化的今天,网兜火箭回收的成功,不只是一次技术的胜利。它让世界看到,中国航天人不仅有“跟随”的智慧,更有“领跑”的胆识。当那张柔性的巨网在漫天黄沙中稳稳接住从天而降的火箭时,接住的,更是中国商业航天通往星辰大海的一张崭新船票。

(本报记者 张弛 发自酒泉卫星发射中心)