2023年歲末，“可重復(fù)使用航天器”成為了國際航天界的令人矚目的焦點，頻頻登上熱搜榜前列。

據(jù)央視新聞報道，當(dāng)?shù)貢r間12月28日晚，在佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心，美國X-37B“軌道實驗飛行器”搭乘“重型獵鷹”運載火箭成功進(jìn)入太空。這是X-37B自2010年以來的第七次飛行，此次它將首次進(jìn)入高軌道。

身上蒙著神秘面紗的X-37B，是一架被稱為“太空飛機(jī)”的可重復(fù)使用航天器，既能在地球衛(wèi)星軌道上飛行，又能進(jìn)入大氣層滑翔，在結(jié)束任務(wù)后還能自動返回地面。

此前在12月14日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心運用長征二號F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗航天器。試驗航天器將在軌運行一段時間后，返回國內(nèi)預(yù)定著陸場，其間將按計劃開展可重復(fù)使用技術(shù)驗證及空間科學(xué)實驗，為和平利用太空提供技術(shù)支撐。

自從40年前的航天飛機(jī)問世，“可重復(fù)使用航天器”一直是全球航天界孜孜以求的目標(biāo)。而在新一輪商業(yè)航天熱潮中，通過航天器的回收、可重復(fù)使用，努力把上天的成本降低到過去無法想象的水平，從而為人類大規(guī)模進(jìn)入太空打開便捷的大門。潮新聞就為你盤一盤“可重復(fù)使用航天器”。

可重復(fù)使用航天器是什么“神器”？

據(jù)科普中國介紹，可重復(fù)使用航天器是指可以重復(fù)使用的、能夠迅速穿越大氣層，自由往返于地球表面與太空之間，運送乘員和有效載荷；也可以指較長時間在軌停留和機(jī)動、完成各種任務(wù)的航天器，包括載人飛船、貨運飛船、推進(jìn)飛行器、行星著陸器、航天飛機(jī)等。

據(jù)新華社報道，中國曾分別于2020年9月4日和2022年8月5日（今年5月返回）發(fā)射過可重復(fù)使用航天器。預(yù)計中國這次發(fā)射的可重復(fù)使用航天器在軌時間將會更長，所做的科學(xué)實驗也會更多。

在中國這次發(fā)射可重復(fù)使用航天器之前，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX)已宣布將用“重型獵鷹”火箭發(fā)射X-37B。但是，發(fā)射在一周內(nèi)被推遲了3次，一直到12月28日晚才發(fā)射。

從歷次任務(wù)來看，X-37B在軌道上停留的時間越來越長。首次任務(wù)在軌224天，到第六次任務(wù)已經(jīng)完成在軌道停留908天。

有分析認(rèn)為，X-37B的活動范圍是距地面177公里至800公里，還可實現(xiàn)太空變軌。而偵察衛(wèi)星、空間站、宇航飛船的軌道在距離地面400公里左右的位置，X-37B可以基本覆蓋。

據(jù)參考消息報道，外界認(rèn)為中國可重復(fù)使用航天器的技術(shù)狀態(tài)也很穩(wěn)定，表明中國與美國一樣掌握了可重復(fù)往返太空的技術(shù)，在發(fā)射、變軌控制以及返回等關(guān)鍵階段技術(shù)已經(jīng)完全過關(guān)。

“航班化”航天運輸預(yù)計在2045年實現(xiàn)

據(jù)澎湃新聞報道，在2020中國航天大會上，中國科學(xué)院院士、中國航天科技集團(tuán)有限公司科技委主任包為民做了題為《航班化航天運輸系統(tǒng)的發(fā)展與思考》的報告，表示我國計劃在2045年實現(xiàn)“航班化”航天運輸1小時全球抵達(dá)。

包為民認(rèn)為，現(xiàn)階段無論是一次性運載火箭以及可部分重復(fù)使用火箭，還是可重復(fù)使用的航天飛機(jī)，都還遠(yuǎn)未達(dá)到“航班化”運輸系統(tǒng)的要求，發(fā)射準(zhǔn)備時間長，價格也相對高昂。

航天運輸達(dá)到“航班化”必須具備三個條件：一是“發(fā)車”數(shù)量遠(yuǎn)比以前多，準(zhǔn)備時間大為縮短；二是形成固定時間和周期，重復(fù)往返；三是價格大幅下降，在普通人可承受范圍內(nèi)。

包為民表示，我國計劃到2045年實現(xiàn)1小時全球抵達(dá)、地面與軌道間以及軌道與軌道間的“航班化”航天運輸。

對于在技術(shù)途徑上如何具體實現(xiàn)這一目標(biāo)。包為民介紹說主要包括三種：一是可重復(fù)使用運載火箭+高超音速技術(shù)；二是升力式可重復(fù)使用運載器+高超音速技術(shù)；三是先進(jìn)組合動力技術(shù)。這三種技術(shù)途徑從相對簡單到相對困難。

運載火箭復(fù)用會在短期內(nèi)會快速推廣

浙江大學(xué)微小衛(wèi)星研究中心主任金仲和告訴潮新聞記者，馬斯克的SpaceX引領(lǐng)的火箭回收復(fù)用，是當(dāng)前熱度最高的航天器可重復(fù)使用模式。這正是從包為民提到的三種技術(shù)途徑中，最為簡單的第一種的一部分。

“火箭復(fù)用與航天飛機(jī)、空天飛機(jī)的模式不同，用途也不同。”金仲和說，航天飛機(jī)的研制成本和重復(fù)使用維護(hù)成本都太高，遠(yuǎn)沒有達(dá)到美國當(dāng)初設(shè)計目標(biāo)。其研制生產(chǎn)費用花費約100億美元，一次飛行費用超過5億美元，發(fā)射準(zhǔn)備時間好幾個月。最要命的是發(fā)生過兩次非常嚴(yán)重的事故，導(dǎo)致14名航天員喪生。

相比之下，火箭分段重復(fù)使用的方式，制造和維護(hù)成本低很多。“SpaceX發(fā)展了部分重復(fù)使用的運載火箭，例如一級、二級、整流罩的重復(fù)使用。我國目前也在探索火箭回收重復(fù)使用的途徑，在這個領(lǐng)域，國內(nèi)民營火箭公司的步伐相對快一些。”金仲和說。

除了獵鷹系列火箭外，SpaceX更引人矚目的是巨型復(fù)用火箭“星艦”。“‘星艦’在體制上與火箭有所不同，它的二子級‘星艦飛船’也可以復(fù)用，今后不一定會歸入火箭一類。”金仲和認(rèn)為，總的來看，從成本承受、推廣應(yīng)用等角度，運載火箭的重復(fù)使用是短期內(nèi)會快速發(fā)展推廣應(yīng)用的途徑。

“我國的可重復(fù)使用航天器已經(jīng)進(jìn)行了多次驗證飛行，后續(xù)應(yīng)該有很大的發(fā)展，讓我們等待那一天的到來。”金仲和說。

欄目主編：趙翰露 文字編輯：宋慧 題圖來源：新華社 圖片編輯：雍凱

來源：作者：潮新聞