科技日报记者 付毅飞 何沛苁
2026年7月10日12时15分,长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场发射升空,火箭一二级分离约6分钟后,一子级垂直返回,在海上回收平台通过网系捕获方式成功回收,发射及一子级回收任务取得圆满成功。此次回收的一子级预计将在今年年底前完成复用飞行。
记者从中国航天科技集团获悉,此次任务是我国首次成功实施运载火箭一子级可控回收,同时也是全球首次运载火箭网系回收,标志着我国在重复使用火箭技术领域取得历史性突破,将为加快提升我国进出空间能力奠定坚实基础。长征十号乙运载火箭成为我国首型成功实施回收的重复使用运载火箭。
长征十号乙运载火箭由中国航天科技集团一院抓总研制,是5米直径两级串联构型的大型液体运载火箭。火箭芯一级沿用长征十号甲运载火箭一子级状态,采用液氧煤油推进剂,芯二级采用液氧甲烷推进剂;全箭起飞推力约890吨,起飞重量约760吨;首飞箭全箭长度约63米,重复使用状态下近地轨道运载能力16吨。该火箭可满足低轨卫星互联网星座部署、大型商业卫星发射等各类任务需求,复用状态下可大幅降低发射成本,具有大运力、高性价比的优势。
此次任务是长征系列运载火箭的第657次发射,也是继长征十号系列运载火箭低空演示验证飞行并在海上安全溅落后,对重复使用火箭回收技术的进一步验证。任务都验证了什么?一起看解析。
全任务剖面:完整技术链条的系统验证
本次任务涵盖上升段和返回着陆段2个阶段,全面系统验证了重复使用运载火箭从发射到回收的完整技术链条。
在上升段飞行期间,一级7台液氧煤油发动机完成加速飞行和级间分离后,二级1台液氧甲烷发动机接力工作,经一次飞行、滑行调姿、二次点火等环节,将卫星精准送入预定轨道,同时完成箭体钝化处置。
返回着陆段是本次任务的核心验证内容,分为滑行调姿段、动力减速段、气动减速段和着陆段4个阶段。火箭一二级分离后,一子级以高速进入返回飞行阶段。
在滑行调姿段,栅格舵系统展开并完成再入姿态调整,推进剂沉底管理系统同步工作,将储箱内的推进剂沉降集中至底部,为动力减速段发动机点火做好充分准备。
完成滑行调姿后,火箭进入气动减速段,气动阻力减速飞行,箭体底部承受严苛的气动加热和气动载荷考验。这是防热设计的关键验证环节。
着陆段采用“准悬停”的控制策略,通过在线轨迹规划获得最优控制序列,实现在海上回收平台通过网系捕获方式成功回收。
力热环境:复杂飞行条件下的极限挑战
全任务剖面的成功实施,背后是对复杂力热环境的精准把握和有效应对。火箭飞行过程中,箭体需穿越从海平面到轨道高度的全程空域,经受起飞级间分离、跨声速飞行、最大动压飞行、返回再入等复杂力热环境考验。
返回段是力热环境最为严酷的飞行阶段。当火箭以数倍声速再入稠密大气层时,气动加热导致箭体底部温度急剧上升,箭体结构面临高温烧蚀和力学载荷的双重挑战。针对严苛的气动加热环境,研制团队为箭体配备了耐高温防热材料和优化的气动外形设计,以确保箭体结构在返回过程中保持完整性和功能可靠性。
在气动载荷方面,返回段飞行过程中箭体承受的动压载荷随飞行高度和速度变化呈现先增后减的规律,最大动压点附近箭体承受的气动压力达到峰值,对箭体结构和机构设计提出极高要求。
力学振动环境贯穿全飞行段。发动机推力脉动、级间分离冲击、跨声速气动载荷、再入减速等环节均产生复杂的振动激励,对箭上电子设备和精密仪器的正常工作构成严峻考验。研制团队通过精细化的频率管理和减振设计,确保各系统产品力学环境适应性满足设计要求。
这些关键技术的突破,为长征十号乙运载火箭成功应对极端力热环境挑战提供了坚实保障。
技术验证:重复使用火箭的关键突破
本次任务成功突破了复杂力热环境适应性、高精度导航控制、海上平台网系捕获回收等关键核心技术。这些技术突破,不仅标志着我国在重复使用运载火箭领域达到了新高度,更为后续的火箭复用飞行奠定了坚实基础。与此前长征十号甲低空飞行验证任务相比,长征十号乙任务返回段热流密度更高、飞行剖面更完整,对防热设计和控制技术提出了更高要求。
为了确保这些关键技术的可靠性,研制团队系统开展了气动特性设计复查、载荷设计复核、热环境设计复查等专项工作,逐项验证设计正确性和工况覆盖性,确保箭体对复杂力热环境的适应性满足设计要求。任务结果表明,箭体结构防热方案有效、控制策略正确、回收系统工作正常,各项性能指标达到预期目标。
“回收之后,我们要对火箭进行相应的检查、检修、维护,以及确认再测试,使它能够达到第二次飞行的条件。”中国航天科技集团陈牧野表示。
后续,研制团队将按计划开展一子级复用飞行验证,持续优化火箭性能,加快重复使用火箭技术迭代升级,预计将在今年年底前完成一子级火箭复用飞行。