2026年7月10日12时15分,海南商业航天发射场上空一声轰鸣,长征十号乙运载火箭拔地而起,将卫星顺利送入预定轨道。然而真正令人瞩目的时刻发生在约6分钟后——火箭一子级垂直返回,在海上回收平台通过网系捕获方式成功回收,这是我国首次成功实施运载火箭一子级可控回收,更是全球首次运载火箭网系回收。在这场"箭与船的海上共舞"中,有一个幕后英雄格外值得关注:由首都航天机械有限公司采用激光送粉定向能量沉积3D打印技术研制的挂锁接头,作为火箭回收挂锁机构的核心部件,成功经受住了实战考核,为我国可重复使用运载火箭技术奠定了坚实的技术基础。
一、全球首创网系回收:不一样的中国方案
长征十号乙运载火箭由中国航天科技集团有限公司一院抓总研制,为5米直径两级串联构型大型液体运载火箭。火箭芯一级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,首飞箭全长约63米。在重复使用状态下,其近地轨道运载能力达到16吨,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。
与SpaceX猎鹰9火箭采用的着陆腿垂直回收方案不同,长十乙采用了一种完全原创的网系回收技术。星际荣耀联合创始人何光辉在接受记者采访时表示:"长征十号乙网系回收的技术是全球首创,与SpaceX猎鹰9采用的着陆回收方式有较大差异性。其回收成功意味着中国航天在重复使用火箭领域另立了一块新高地。"
具体而言,长十乙采用了"箭上四个挂索机构+地面井字形网系回收装置"的协同方案。火箭一子级完成加速飞行后与二子级分离,随后滑行调姿、空中调头,向海上回收平台飞行。接近网系前,火箭再次启动发动机进行减速。火箭通过导航与定位装置获取相对网系的位置信息,传递给箭上控制系统,控制火箭向网系中心点精准飞行。火箭到达网系上空后持续减速,地面网系装置通过滑车驱动绳索对箭体进行接驳,实现了"箭与网的精准双向奔赴"。
二、3D打印挂锁接头:火箭回收的"隐形功臣"
在这场高难度的回收动作中,挂锁机构起到了至关重要的作用。当火箭进入网系后,箭上的挂索机构提前展开,绳索与火箭运动到位后,挂索机构与绳索接触,箭体缓慢下降并被精准捕获。整个过程时间极短,瞬时承载给挂索机构带来了巨大挑战——在触网、滑动与牵拉过程中,挂索机构需承受极其复杂的载荷。
挂锁机构的核心部件——挂锁接头,由首都航天机械有限公司采用激光送粉定向能量沉积(Laser Directed Energy Deposition with Powder)3D打印技术研制。这一增材制造工艺通过高功率激光将金属粉末逐层熔融沉积,能够制造出传统锻造或铸造工艺难以实现的复杂内部结构和异形几何特征,同时大幅缩短了制造周期并降低了材料浪费。
挂锁接头在火箭回收过程中扮演着关键承载与传动节点的双重角色。它就像一双"有力的大手",在箭体触网的瞬间稳稳抓住绳索,并在后续的滑动与牵拉过程中持续承受复杂的力学载荷。3D打印技术使得设计团队能够自由优化接头的拓扑结构,在保证强度的前提下实现轻量化,同时将内部应力分布优化到最佳状态。此次成功验证了激光送粉定向能量沉积3D打印技术在航天关键承力部件制造中的可行性与可靠性,为未来可重复使用运载火箭的大规模工程部署提供了重要支撑。
三、"领航者号"回收船与海上回收体系
此次回收任务的成功,离不开我国首艘火箭回收船"领航者号"的协同配合。这艘船位于广东揭阳的一个深海装备码头,是我国第一艘经过船级社认证的火箭回收船。据中国航天科技集团许学雷介绍,"领航者号"具备三大核心技术特点:
第一,远控动力定位系统。该系统可在10到20公里之外通过经纬度指令让船只自动定位于预定海域,无需人工手动操控。第二,67米高的塔架结构。塔架自重3500吨,加上内部设备总重5400吨,由4组大型支座连接在船上,对船体设计提出了极高要求。第三,四个外飘台设计。在船体四个角落设置的外飘台能在船只倾斜时进入水中产生浮力,大幅减小整体横摇角度,保障回收过程的稳定性。
火箭回收船到达预定海域后,通过精确的艏向定位和箭船协同,与火箭一子级完成了"海天对接"。火箭入网后,回收系统分两步实现箭体稳固:首先,辅助稳固绳索从四周对箭体进行初步固定;随后,自动锁紧平台移动至箭体下方,完成抱夹锁紧支撑,将火箭完全稳固在回收平台上。
四、可重复使用火箭技术的战略意义与未来展望
长征十号乙的成功回收,不仅是一枚火箭的成功,更是我国航天产业从"一次性使用"向"可重复使用"跨越的关键里程碑。锦沙资本总经理刘尚分析指出,网系回收的一大优势在于不需要着陆腿等回收装置——和SpaceX星舰"筷子夹火箭"的逻辑类似,减少了火箭本身负重,有助于提升火箭运载能力。规模化回收、复用,意味着大幅降低发射成本、提升发射频次,重新定义人类进入太空的能力。
此前,长征十号系列运载火箭已经完成了低空演示验证飞行并在海上安全溅落,此次首飞是对重复使用火箭回收技术的进一步全面验证。任务成功验证了组合构型总体优化设计技术、大推力箱底传力技术、基于隔板贮箱的推进剂管理技术、甲烷自生增压技术等多项关键核心技术,特别是海上平台网系捕获回收这一核心创新点。
业内专家及投资人认为,长征十号乙首创的网系回收技术,开辟了不同于SpaceX猎鹰9火箭引领的着陆腿回收方式。相较于陆地回收,海上回收在火箭运载能力、安全性、灵活性上更胜一筹。后续,长征十号乙火箭研制团队将持续优化火箭性能,加快重复使用火箭技术的迭代升级,预计将在2026年年底前完成一子级火箭复用飞行。
此次任务也是长征系列运载火箭的第657次发射。随着可重复使用火箭技术的不断成熟,我国商业航天产业正迎来质变时刻。在低轨卫星互联网星座建设、大型商业卫星发射等需求持续增长的背景下,长十乙火箭的成功回收无疑将为我国航天产业的商业化进程注入强劲动力。
从3D打印挂锁接头到整体网系回收系统,从"领航者号"回收船到箭地协同控制方案,长十乙的成功凝聚了中国航天在增材制造、控制系统、海洋工程等多个领域的创新成果,为中国航天从"航天大国"迈向"航天强国"写下了浓墨重彩的一笔。
来源:央视网、南方网、21世纪经济报道、中国航天科技集团
