社区

本文转自微信公众号“全球航天事件”，作者：GlobalspaceEvent。

上文以美国为例，分析了在商业航天政策的加持下可复用太空发射系统的复兴，以及将主流技术路线拉到垂直发射垂直返回（VTVL）技术上来的原因。

本文主要介绍美国航天领域可复用太空发射系统研制的后浪们。

由于SpaceX公司在可复用太空发射系统的成功应用，各商业公司为了保证其竞争力，大多开始将可复用作为发射系统研制的标准配置。VTVL也成为大多数公司，特别是轨道级发射首选的技术路线。

太空技术有限公司（SpaceX）

① 猎鹰系列（Falcon）

猎鹰系列包括猎鹰9（Falcon 9）和猎鹰重型（Falcon Heavy），是目前唯 一实现了部分可复用太空发射系统的火箭。SpaceX公司花了6年时间完成了第100次成功回收。具体的介绍可以看本系列首篇。

猎鹰重型火箭第一次发射的2个一级捆绑助推器返回卡纳维拉尔角太空军基地回收场

② 星舰（Starship）

星舰将是人类历史上推力和运力最强的超级重型火箭，其推力是载人登月火箭土星5号的2倍，近地轨道运力150吨，也将是第一枚轨道级全复用运载火箭，采用VTVL技术路线。它将是实现人类移民火星的运载器。

火星阿尔法基地（Mars Base Alpha）效果图

一年前，星舰二级第一次成功完成20公里飞行试验。目前，SpaceX公司正在得州博卡奇卡（Boca Chica, Texas）进行一级超级重型助推器Booster 4的冷冻试验，计划在2022年一季度进行第一次轨道试验飞行。

蓝色起源（Blue Origin）

蓝色起源是美国亚马逊创始人杰夫·贝佐斯（Jeff Bezos）创建的太空企业。该公司的可复用太空发射系统包括亚轨道的新谢泼德和轨道级火箭新格伦（New Glenn）。

① 新谢泼德（New Shepherd）

新谢泼德号属于全复用单级入轨（SSTO）亚轨道火箭，采用VTVL技术路线。它的飞行高度刚刚超过100公里的卡尔曼线（Karman Line），主要用于太空旅游。

新谢泼德号起飞

2021年7月20日，新谢泼德号执行了第一次载人飞行（任务编号：NS-16），乘客包括公司创始人杰夫·贝佐斯。截止目前，已经载人飞行3次。

② 新格伦（New Glenn）

新格伦属于部分复用2级入轨轨道级火箭，采用VTVL技术路线。该火箭的近地轨道运载能力为50吨，兼具载人和载货能力。它的一级助推器回收方式与SpaceX猎鹰火箭相仿。首飞时间将不早于2022年底。

新格伦号效果图

火箭实验室（Rocket Lab）

火箭实验室（Rocket Lab）由新西兰工程师彼得.贝克（Peter Beck）创建，主要执行商业火箭发射服务。该公司火箭包括现役的轻型火箭电子号（Electron）和在研的部分复用火箭中子号（Neutron），两型火箭均为轨道级火箭。

① 电子号（Electron）

电子号火箭属于部分复用2级入轨轨道级火箭，采用VTVL技术路线，其一级在返回最后阶段采用伞降回收模式。主要发射小型立方体卫星和微纳卫星，目前处于在役状态。

电子号轻型火箭发射深空

② 中子号（Neutron）

中子号火箭属于部分复用2级入轨轨道级火箭，采用VTVL技术路线。该火箭概念于2021年12月2日，正式对外发布，号称是面向2050年的火箭，首飞时间尚未公布。其先进性包括了其上面级设计、专有的碳纤维材料和液氧甲烷发动机。最引入注目的是其2级火箭的设计，为了提高回收的效率，该火箭看似一枚单级火箭，将2级火箭包裹在火箭的整流罩中。火箭整流罩采用4枚瓜片不分离的模式，释放内裹的2级火箭。整流罩合拢后返回发射平台。

中子号火箭一级打开瓜片整流罩，释放二级火箭

不过，这种模式可能会造成上面级偏小，一级火箭的推进时间延长，从而导致火箭有效载荷运力下降。

相对论空间（Relativity Space）

相对论空间（Relativity Space）公司的“人族 R（Terran R）”全复用2级入轨轨道级火箭，采用VTVL技术路线。该火箭的大小和运载能力与SpaceX的主力火箭猎鹰9相当，但其外观更接近于一个缩小版的星舰（Starship）。近地轨道运力约20吨，最早在2024年进行首次轨道试验飞行。

人族 R（Terran R）效果图

人族R火箭制造将充分使用该公司独有的“星门（Stargate）”3D打印机，实现发射成本的大幅下降。

内华达山脉公司（Sierra Nevada Corporation SNC)

追梦者（Dream Chaser）空天飞机，采用VTHL技术路线。空天飞机本身属于全回收，但是鉴于发射它入轨的运载器会消耗掉，所以严格意义上，它不是真正的全回收，成本也不会低。包括货运（5吨加压和0.5吨不加压）和载人两个版本（3-7人），将为国际空间站提供载人和货运服务。

2013年的追梦者飞行测试版本

追梦者将由联合发射联盟（ULA）的阿特拉斯5（Atlas V）或后续的火神半人马（Vulcan Centaur）火箭发射，其欧洲版本将由阿里亚娜火箭作为发射载具。计划在2022年2季度进行首次试验飞行。

搭载追梦者空天飞机的阿特拉斯5火箭从卡拉维拉尔角SLC-41发射升空效果图

维珍银河（Virgin Galactic）

维珍银河公司（Virgin Galactic）由英国亿万富翁理查德·布兰森（Richard Branson）创建，其太空飞船（Spaceship）采用HTHL技术路线。该飞船由白骑士（White Knight）双体载机机载发射，提供亚轨道旅游服务。

悬挂在白骑士双体载机上的太空飞船2（中）

太空飞船原计划2009年实现首飞，但计划一直推迟。在2014年进行的首次飞行试验中发生了人员伤亡事故。2021年7月11日，维珍银河（Virgin Galactic）创始人理查德·布兰森（Richard Branson），搭乘太空飞船2（Spaceship2）到达了86.1公里的太空边缘，成为第一个实现平民亚轨道飞行的公司。

小 结

从美国的情况看，共有6家公司的10个产品开展了或正在开展可复用航天运输系统的研制。

• 4家公司的8个产品采用VTVL技术路线
• 1家公司的1个产品采用VTHL技术路线
• 1家公司的1个产品采用HTHL技术路线

综上，目前在美国VTVL技术路线占了主导地位。采用HTHL技术路线的内华达山脉的追梦者空天飞机，尚未进行首飞。至于采用VTHL技术路线的维珍银河的太空飞船2，只能开展亚轨道飞行，其飞行高度尚未达到100公里的卡尔曼线。

参考资料：

1.全球航天事件公号

本文转自微信公众号“全球航天事件”，作者：GlobalspaceEvent。

———— END ————

Dots社区现已入驻：

今日头条/扑克财经/见闻见识/雪球/36氪/富途牛牛/老虎社区/大风号/新浪微博/腾讯自选股/财富号/百家号……