中国首次实现火箭残骸伞降控制精准回收

中国首次实现火箭残骸伞降控制精准回收

今年3月9日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第54颗北斗导航卫星。而在此次任务中，火箭助推器首次验证了基于降落伞的落区控制技术。昨天（2日），研制人员最新披露了助推器在空中开伞和精准落地的珍贵画面。

当长征三号乙运载火箭将北斗卫星送入太空后，包括助推器在内的火箭残骸就会坠落地面。一般情况下，这种坠落是不受控的，会对落区周边居民的安全造成影响，这也是火箭发射任务中的一个难题。

而在此次任务中，研制人员给火箭的一个助推器安装了多个降落伞，在坠落过程中先后展开，成功控制了助推器坠落时的姿态和方向。

航天科技集团一院伞控系统总体设计师 张普卓：我们助推的落区范围大概是30（千米）乘90（千米），是2700平方千米。我们通过翼伞来控制它，落到指定的点，所以这个面积会大幅缩减。

此次试验验证了伞降控制系统整体方案的可行性，也为后续进一步迭代改进打下了基础。研制人员介绍，今年还将有一到两次的搭载试验。同时，还将使用更大面积的翼伞，来进一步加强对落点的精度控制。

历时十年突破技术难关

事实上，从提出方案到这次成功实现此次试验验证，已经跨越了10多年时间。那么，伞降控制究竟难在哪？此次试验又实现了怎样的突破呢？

在过去十多年里，尽管已经进行过无数次的分系统验证，包括地面试验和火箭发射中的搭载试验。但此次的全系统验证仍然面临巨大的难关。

航天科技集团一院伞控系统总体设计师 张普卓：难点是伞怎么打开。一个助推器大概有4吨的重量，它分离的时候速度大概是2000多米每秒，它的姿态是不受控的，所以在这种情况下怎么把伞打开，并且打开之后使伞不受破坏，也是比较难的一个地方。

要想解决这个问题，就需要找到一个准确的开伞时机，让助推器的角度、速度和姿态等指标都能满足开伞的要求。为了能够准确地抓住这个时机，研制人员在助推器上安装了一套测量装置，能够实时监测到助推器的位置和姿态。不仅如此，这套装置还基于北斗系统，实现在复杂野外山林地区的精准的定位跟踪，帮助研制人员在残骸坠落后迅速找到落点位置。

航天科技集团一院伞控系统总体设计师 张普卓：五分钟，就精确知道它的落点位置，相当于它整个再入过程，我们是全程跟踪可控的。

这也是我国首次在火箭发射任务中实现残骸信息的实时接收、处理和显示。根据定位到的落点位置，研制人员在25分钟之内就找到了火箭残骸。而此前完成这项工作短则需要几小时，长则需要数月。

为什么选择长三乙？

此次试验选择搭载在长征三号乙运载火箭上也是经过精心考量的。未来技术成熟后，将为这型我国目前发射频率最高的火箭带来更大的提升空间。

此前，由于长三乙火箭残骸的落区范围达到了近三千公里，在每一次发射之前，都需要组织疏散当地群众，对当地的经济和民生都造成了一定影响。同时，为了避开人群密集的地区，火箭还需要调整飞行轨迹，这就会牺牲掉一定的运载能力。

航天科技集团一院伞控系统总体设计师 张普卓：长三乙火箭现在是需求最为迫切的一发火箭，因为它每年的任务量是我国现在最大的。所以我们选择长三乙来作为一个研究目标，希望能尽早解决长三乙火箭飞行的一个落区安全问题。

通过照片可以看到，此次试验回收的助推器除了尾喷管部分由于落在石头上发生了二次碰撞，有一定的破损外，其他部分都很完整，储箱内剩余的推进剂也没有泄漏，而这也是此次试验需要验证的一项指标。

航天科技集团一院伞控系统总体设计师 张普卓：现在我们的火箭分离之后，它有剩余的一部分推进剂，这部分推进剂如果是硬着陆的话，会发生爆炸或者泄漏，这会对当地有一定的影响，软着陆就可以实现推进器掉落之后是完整的，助推剂都在箱体内不受破坏。

后续，团队将在前期搭载试验的基础上继续改进和优化方案，不断提升产品的可靠性，实现产品的批量化、低成本生产，进而大幅提高火箭残骸的落区安全性。