图2:火箭动力部分重复使用运载器发射剖面(图源:航天科技)

这个发射系统的关键技术包括第一级的亚轨道飞行器和第二级火箭的分离和点火,但主要难点都在前者。复飞成功,表明航天科技集团已经克服了所有难点,完全掌握了大型有翼亚轨道飞行器发射、再入、自主飞行和返回的相关技术,具有重大意义。如果一切顺利,下一步就应该是两级的轨道发射了。

那么8月5日的发射又是什么呢?它和可重复使用运载器有关联吗?我们知道,这次也是我国“可重复使用试验航天器”的第二次发射。它于2020年9月4日首飞,由长征2F火箭送入轨道,2天后成功返回。显然,它本身不是运载器,而是一架能进行轨道飞行的小型无人航天飞机,就是中国的X-37B。

我们在航天科技三步走的路线图上看到,第二步和第三步的全复用运载器的第二级就是一架带动力的小型航天飞机。目前太空中飞行的中国航天飞机尺寸还比较小,没有配备入轨所需的动力系统,还不能直接用作运载系统的第二级。但它为实现两级发射系统的全复用奠定了良好的技术基础。

那么,我国的可复用运载器和马斯克SpaceX的猎鹰九号及星舰相比,哪个技术更先进、成本更低廉、竞争力更强?必须说,可复用航天运载系统有不同的技术途径,各有优劣,在不同的发展阶段,比较结果也不一样。而我国除了前面介绍的这个火箭动力两级部分复用系统外,几乎涉足了所有不同的技术路线。下面按三种起降方式做一个简单介绍。

垂直起飞、垂直降落方式(可回收火箭)

这是目前最成功、也是成熟的方式,代表作就是SpaceX的猎鹰九号。但猎鹰九号未达到全复用的目标,目前只实现了一级复用和偶尔的整流罩复用。其实在SpaceX诞生之前,美国Kistler公司采用伞降加气囊着落方案的K-1全复用火箭(1994-2010)已经接近成功。

第一枚火箭已经制造出来,但资金链断裂断送了它的前途。SpaceX的星舰将首次实现两级全复用。如果轻质高强材料和发动机比冲取得长足进步,单级入轨可复用火箭在技术上也是可能的。美国民营公司的Roton全复用单级火箭(1996-2001)曾做过有益的探索。它的全尺寸大气试验机作为雕塑留在了莫哈维沙漠,记录了这段历史。