火箭界的“拾荒”高手

一直以来，火箭发射之后，其残骸要么落下来报废，要么变成太空垃圾四处游荡。然而在2016年，美国太空技术探索公司的“猎鹰九号”火箭在海上平台被成功回收，自此火箭回收流行起来。

火箭回收利大于弊

实际上，美国的商业太空公司“蓝色起源”在此之前就成功回收了“新谢泼德”火箭和同名飞船，只不过，它们的飞行高度仅100.5千米，刚刚越过“卡门线”，而“猎鹰九号”直接将搭载的卫星送入了预定轨道。

卡门线位于海拔100千米处，是国际公认的外太空与地球大气层的分界线。

那么，人们为什么要争前恐后地进行火箭回收研究和试验呢？

原来，所有的航天器都需要运载火箭来帮助它们实现升空。目前人类采用的一次性运载火箭在推送飞船或卫星进入太空的过程中，不得不抛弃一些零部件，比如第一级和第二级助推火箭、逃逸塔和整流罩等。如果能够成功将这些零部件回收，并重复使用，就会大大降低太空探索的成本。同时，火箭回收还有利于保护地面人员和财产的安全。因为，第一级、第二级火箭以及整流罩等都会因为高度不足，不能完全燃烧而变成残骸落回地面。

目前，世界各国回收运载火箭的工作任务是回收助推火箭。

一般来说，第一级火箭是火箭的主要发动机，负责将火箭带离地球大气层，并给火箭提供足够的速度和高度以进入轨道。第一级火箭尺寸大、质量大、高价值原件多，而且在飞行过程中会分离并返回地面，因此，回收第一级火箭难度不大，但是收益大。

第二级火箭则是在第一级火箭完成使命后启动的另一个发动机，它们通常可以被多次点燃，因此能将火箭推得更高、更快。第二级火箭尺寸较小，质量也小，但设计和制造的要求高。因此，回收第二级火箭再利用的难度和代价比仅回收第一级火箭大得多。

回收火箭的几种方式

2023年7月18日，美国火箭实验室公司的“电子号”小型运载火箭执行了第39次发射。此次发射采用“箭体伞降、缓降落海、船只打捞”的方式回收第一级火箭，因此备受各国关注。

“电子号”在发射升空2分30秒后，一二级火箭成功分离。第一级火箭立即打开引导伞，稳定火箭箭体姿态，随后降落伞打开，缓解下落速度，最后，回收船根据第一级火箭上携带的信标赶到现场，将其从海里捞起来。

目前，火箭回收主要有降落伞回收、垂直起降回收和滑翔回收等3种技术。

“电子号”这次回收使用的是降落伞回收技术。这项技术的优点是系统简单、火箭运力损失较小，缺点则在于降落伞对火箭箭体的控制能力较差，降落地域随机性大，而且海水对火箭箭体的腐蚀也是让科学家头痛的大问题。

垂直起降回收则要求火箭能够垂直起飞并且垂直降落。简而言之，就是第一级火箭预先留下一部分燃料，当与第二级火箭分离之后，主发电机再次点火，以确保第一级火箭降落到预定的着陆场地。不过，这种回收火箭的技术相对难度很大。

2024年1月19日，我国民营企业自主研制的液氧甲烷运载火箭“朱雀三号”完成试飞。这是一款垂直起降可重复使用的火箭。

滑翔回收技术不但要求发射国家国土广袤，方便火箭返回机场，还需兼顾火箭和飞机两种飞行模式，因此其系统异常复杂，并且综合成本极高，所以这种回收技术的研究一直进展缓慢。

第二级火箭回收

为了进一步降低太空探索的成本，科学家把目光也投向了第二级火箭的回收。

我们知道，一块陨石落入大气层后，由于与大气产生剧烈摩擦，其表面温度可达2000℃以上。绝大多数陨石会因此熔融、剥离、分解，最终消失在大气层中。

第二级火箭向地面坠落的过程中，同样会面临高温烧灼的问题。美国太空技术探索公司在它们的“龙”飞船上发现，飞船隔热瓦上出现了意外的流动现象，而且腐蚀现象比预期要深。

实际上，耐热和返回结构的问题，仅仅是第二级火箭回收技术中需要攻克的很多问题之一。到目前为止，世界各国提出了诸多攻坚思路，比如带滑翔翼返回方案、火箭主动冷却方案，以及柔性充气式热盾方案等。但是，目前的任何思路或方案都存在明显的缺憾。

人类对于第二级火箭回收技术的探索仍在继续，热情不减！