2025年12月,中国航天界上演了两场牵动人心的发射,民营队蓝箭航天的朱雀三号、国家队的长征十二号甲相继升空,均精准将载荷送入预定轨道,堪称太空快递送货满分。

可令人哭笑不得的是,这两位快递员返程时都栽在了最后一脚刹车上,回收任务双双失利。

一边是民营企业千余人四年心血,一边是国家队打磨多年的新机型,为何都卡在了回家路上?

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不同于以往公开的发射失利,这两次火箭回收失败,均发生在最关键的着陆阶段,且事发地点均位于我国西部戈壁的火箭回收试验场。

从现场传回的画面来看,两次失败的共性的是,火箭均成功完成了发射、入轨、分离等前期环节,甚至顺利实现了超音速再入返回,距离成功着陆仅一步之遥。

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第一次失败时,火箭一子级在降至距离地面约40米处,突然出现姿态失控,箭体快速倾斜,随后重重砸向地面,引发剧烈爆炸,现场燃起滚滚浓烟,最终火箭残骸被完全损毁,无人员伤亡。

时隔不到半个月,第二次回收试验再度启动,科研团队针对首次失败的问题进行了针对性优化,全程监控数据均显示正常。

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可就在火箭即将触地的瞬间,发动机突然出现点火异常,推力瞬间下降,无法提供足够的缓冲力,火箭以远超安全范围的速度坠落,再次宣告失败。

有航天迷留言感慨:“看一次揪心一次,前期那么顺利,偏偏在最后几十米掉链子,那种差一点就成功的遗憾,真的太好哭了”。确实,火箭回收本就是世界级难题,哪怕是行业标杆SpaceX,也曾经历过多次失败才实现突破。

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其实,火箭回收的难度,远比我们想象的要大,甚至被业内称为“在百米高空走钢丝”,差一毫厘就可能满盘皆输。

简单来说,火箭回收就相当于把一支铅笔抛到几十公里的高空,让它以数倍音速飞行,然后要求它精准、垂直地落在地面上的一个小区域内,全程不能有丝毫偏差。这个过程中,只要有一个环节出现问题,就会导致失败。

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要知道,传统火箭都是“一次性用品”,发射完成后,各级箭体都会直接抛弃在大气层或海洋中,无需考虑回收问题。

而可回收火箭,需要在完成发射任务后,重新控制箭体返回地球,还要保证箭体结构完好,以便后续检修后再次使用,这就给设计和控制带来了双重考验。

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结合两次回收失败的细节的和业内分析,发动机推力调节技术,正是目前中国航天面临的核心瓶颈之一,也是这两次失败的主要诱因之一。

火箭回收的最后阶段,需要发动机精准点火,提供恰到好处的推力,让火箭从每秒数十米的高速,平稳减速至接近零速着陆,相当于一场“毫秒级的急刹车”。

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目前,我国可回收火箭采用的液氧甲烷发动机,需要在着陆前将推力从75%-100%精准调节至20%以下,这种深度节流调节,对发动机的稳定性要求极高。极端低压环境下,燃料混合不均容易导致燃烧不稳定,进而引发推力波动。

第二次回收失败,就是因为发动机在最后点火时,出现了节流失效的问题,推力无法按照预设要求降低,也无法快速响应姿态调整的需求,最终导致火箭坠落。而这种技术,目前全球只有少数几家企业能够熟练掌握,SpaceX的猎鹰9号,也是经过多次试验,才攻克了这一难题。

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火箭回收的全过程,都需要精准的姿态控制和导航制导,就像给火箭装一个“智能大脑”,实时调整箭体的飞行姿态和飞行轨迹,确保能够精准着陆在预定区域。而这,也是我国目前尚未完全突破的另一项核心技术。

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火箭再入返回时,速度极快,达到数倍音速,此时箭体的姿态调整需要毫秒级的响应速度,稍有延迟就会失控。我国目前采用的栅格翼+冷气控制系统,虽然能够实现姿态控制,但在应对高空风场突变时,仍有不足。

第一次回收失败时,现场监测到有突发侧风,扰动角度达到3.2°,超出了控制系统的预设容错范围,导致栅格翼制导偏移,箭体无法及时调整姿态,最终倾斜坠毁。这种突发环境扰动,地面试验很难完全复刻,只能在实际试验中不断积累数据、优化算法。

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导航制导的精度也同样关键。火箭回收需要精准定位着陆点,误差不能超过几米,这就要求导航系统能够实时获取箭体的位置、速度、姿态等数据,并且快速传输给控制系统,形成调整指令。

目前,我国在这一领域的精度,相较于SpaceX仍有差距,偶尔会出现数据传输延迟、定位偏差的问题。

有业内人士透露,我国目前的制导算法,多依赖预设参数,无法实时适配风场、姿态突变等突发情况,导致在极端条件下,控制指令与发动机实际工况出现毫秒级错位,进而引发失败。

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除了发动机和控制系统,燃料管理与箭体结构设计,也是制约我国可回收火箭发展的重要因素,这两个领域的技术难题,同样难以攻克,需要在矛盾中寻找平衡。

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火箭回收过程中,箭体携带的推进剂已经所剩无几,基本处于“半桶水”的状态,在微重力环境下,燃料无法稳定沉底,管路中容易残留气泡,再加上高温导致的管路变形,很容易出现燃料输送中断的情况,导致发动机点火失败。

两次回收失败中,均监测到燃料管路压力异常的情况,虽然科研团队已经针对性优化了燃料输送系统,但在极端环境下,仍无法完全避免这一问题。要知道,燃料输送一旦中断,发动机就会立即熄火,火箭失去动力,必然会坠落坠毁。

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其次是箭体结构设计的两难。火箭需要足够的结构强度,来承受再入大气层时的高温炙烤和着陆时的冲击,这就需要采用更厚、更耐高温的材料;另一方面,火箭又需要尽可能轻量化,来节省燃料、提升运力,材料太厚会增加箭体重量,影响回收效率和重复使用的经济性。

目前,我国试验用火箭采用的不锈钢箭体,虽然能够承受高温,但重量比预期高出不少,导致运力冗余下降,着陆时的冲击也更大,更容易损毁着陆支腿。

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两次回收失败,是不是意味着中国航天在火箭回收领域,和世界先进水平的差距很大?

其实不然,大家完全不用过度焦虑,航天探索本就是一个不断试错、不断突破的过程,失败并不可怕,关键是要从失败中积累经验、找到问题。

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虽然两次回收失败,但我们不能忽略,科研团队已经实现了多项重要突破。比如,两次试验中,火箭都成功完成了超音速再入返回,落点偏差仅1.7米,这足以证明我国的栅格翼+冷气控制系统,在正常环境下的可靠性,也为后续的技术优化奠定了基础。

更重要的是,两次失败积累了大量珍贵的真实环境数据,仅第二次失败,就获取了超过800GB的故障数据,尤其是火箭坠毁前数百毫秒的参数,首次揭露了地面试验无法模拟的力热耦合效应,这些数据,将直接推动发动机喷口型面、制导算法的优化升级。

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要知道,SpaceX的猎鹰9号,在实现首次成功回收前,也曾经历过4次失败,甚至出现过火箭在空中爆炸、着陆时倾倒等严重情况。

中国航天起步较晚,能够在短时间内实现多次回收试验,甚至接近成功,已经是非常了不起的成就。

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中国航天的发展,从来都不是一帆风顺的,从东方红一号升空,到神舟飞船载人飞行,从嫦娥探月,到天问探火,每一项成就的背后,都伴随着无数次的失败和挫折。

航天人从来不怕失败,他们只会越挫越勇,把每一次失败,都变成前进的阶梯。

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就像有科研人员所说:“戈壁滩上的每一声炸响,都不是终点,而是下一次稳稳站立的起点”。

两次回收失败,虽然让人遗憾,但也让我们找到了差距和问题,只要针对性优化、持续攻关,相信用不了多久,中国航天就能攻克火箭回收的核心技术,实现可回收火箭的稳定落地。

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