高速飞行的火箭如何垂直降落？

　　北京时间2月19日晚，美国太空探索技术公司（以下简称“Space X公司”）成功实现第三次陆上回收火箭。

△SpaceX猎鹰9号火箭成功发射

　　近年来，中国运载火箭技术研究院（简称“火箭院”）作为我国最大的火箭研制单位，也一直致力于火箭回收技术的研究。据北京宇航系统工程研究所总体设计人员邓新宇介绍，Space X公司这次火箭回收采用的是垂直起降技术。往往火箭在完成任务之后就坠落下来，不能再次使用，垂直起降技术就是让它再飞回来，安全、可控地落地，回收再利用。
　　那么，火箭升空后，在高速飞行的状态下是如何做到垂直降落的呢？据介绍，火箭飞上天之后，速度比较快，要想实现火箭回收，需要通过发动机反推让火箭减速，然后通过发动机两到三次点火，让火箭降落速度减到一定程度，轻飘飘地落地。
　　邓新宇说，垂直起降技术有两个难点：一是定点要准，火箭要从10万米的高空精准降落在着陆场上，这比百步穿杨还难。二是点火时机要恰到好处，点火早了，发动机反推时间过长，火箭速度减到零之后可能又飞回去了；点火晚了，火箭落地时速度降不下来，就会摔成碎片。落地时，火箭的速度要从每秒3000米降到每秒2米以下。要让几十吨的火箭控制好着陆的速度和姿态，蜻蜓点水般地落地，是非常难的。所以Space X公司前4次试验都失败了，直到第5次试验才成功。
　　邓新宇告诉记者，垂直起降技术是当前国外研究的热点，是运载火箭重复使用的重要方式之一，也是目前来看最容易实现火箭回收的方式之一。该技术应用领域非常广泛，一是为火箭发射卫星降低成本，二是将这一技术用于太空旅游，既相对简单可靠，又经济实惠。
　　那我国为何没有将这项技术投入工程应用呢？原来，这项技术是以牺牲火箭一部分的运载能力为代价，来实现火箭的回收使用，会造成火箭正常发射任务的能力降低。
　　“垂直起降技术大约损失20%至50%的运载能力，也就是说，发射10吨卫星的火箭，利用垂直起降技术收回后只能发射5吨至8吨的卫星。”邓新宇说，“由于Space公司采用多台小推力发动机并联工作，可以通过减少发动机工作数量降低单台发动机的推力调节难度，使用垂直起降技术具有先天优势。然而当前国际火箭主流发展趋势是大推力、少台数，并不适合采用垂直起降技术，这也是我国和空客、波音、洛克希德·马丁等国际一流宇航公司未采用该技术的原因。”
　　（本文来源：运火院）

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