誰說火箭回收只能是國外專利?
中山大學團隊悶聲憋了16個月,愣是搞出了國內首枚能垂直起降的面對稱火箭。
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5月14日,廣東陽江海陵島上空,“逸仙-3號”懸停半空、減速、精準落靶,全程只用了30秒,這口氣,咱們終于揚眉吐氣地吐出來了。
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當一枚銀色火箭緩緩升空,并且在預定高度穩穩懸停,隨即調整姿態,開始減速下降,最終精準降落在白色圓環靶心。
整個過程不過30秒鐘,卻讓現場所有人為之屏息。
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這是由中山大學航空航天學院吳志剛教授團隊研制的“逸仙-3號”面對稱可重復使用火箭,國內首枚由高校主導研制的面對稱可回收液體火箭,在這一刻完成了歷史性的低空飛行試驗。
“逸仙-3號”火箭高4.5米,直徑0.6米,起飛質量約1噸,在動輒數十噸的運載火箭家族中,它的體型顯得有些“嬌小”。
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可就是這枚不起眼的火箭,承載著一個宏大的技術夢想,那就是讓火箭像飛機一樣重復起降,讓高昂的航天發射成本大幅降低。
它所驗證的核心技術,在航天領域有一個專門的縮寫:VTVL,即垂直起飛、垂直著陸。
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VTVL是可重復使用火箭的核心技術,決定了火箭能否在完成任務后安全返回地面,經過檢修再次發射。
傳統火箭是一次性的,昂貴的發動機、控制系統、貯箱全部在大氣層中燒毀,而VTVL技術的突破,意味著未來火箭可以像直升機一樣垂直降落,降低發射成本,也為“航班化”高頻次發射鋪平了道路。
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但VTVL的技術難度極高,項目主要負責老師、中山大學航空航天學院副教授張亮介紹,垂直起降對控制精度要求極高,火箭要在高速下落中多次點火、反推減速,在觸地時達到近乎零速度和零偏差,涉及氣動、制導、推力調節控制等多學科技術的綜合運用,任何一個微小失誤都可能導致失敗。
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更令人矚目的是,“逸仙-3號”選擇了一條更難的技術路線,它采用的是面對稱設計,外形像一架沒有機翼的飛機,而不是傳統火箭常見的軸對稱圓柱體。
張亮解釋,相比傳統的軸對稱火箭,面對稱設計能在大氣層內提供更好的升力和姿態穩定性,可以提供更大的減速效果,尤其適合垂直起降回收。
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不僅如此,“逸仙-3號”研究的還是二子級回收火箭的重復使用技術。
二子級火箭的回收難度遠高于一子級,因為它需要在更高的高度、更復雜的氣動環境下完成姿態調整和精準著陸。
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選擇這個方向,意味著團隊從一開始就瞄準了航天回收技術中最難啃的骨頭。
在本次試驗中,“逸仙-3號”成功完成了姿態穩定、懸停控制、減速調整及精準著陸等一系列關鍵動作。
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在復雜飛行環境下,火箭控制系統展現出良好的工程可靠性和實時響應能力,發動機系統性能穩定。
這些技術驗證為后續10公里高度的火箭大姿態翻轉著陸飛行試驗奠定了堅實基礎。
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值得關注的是,這樣一項高難度的航天工程,竟然有大量學生深度參與其中。
“逸仙-3號”項目于2025年1月正式啟動,10位學生發揮了重要作用,其中5名本科生、5名研究生。
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他們依托中山大學航空航天學院《科研創新訓練》課程多年的技術積累,深度參與火箭設計過程,并擔任該型火箭的副總師和主任設計師。
這支師生團隊在短短一年多的時間里,完成了從方案設計到試驗成功的全過程。
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16個月的時間里,他們歷經多次方案迭代,攻克了結構、控制、著陸等一系列難題,將課堂上學到的理論知識轉化為實實在在的工程成果。
本次試驗由中山大學與深圳馭龍航天科技有限公司等聯合完成設計、研發與關鍵部件集成制造。
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項目探索了“廣東設計、制造、飛行”的產學研融合新路徑,實現了在大灣區域內全產業鏈條閉環,顯著縮短了研發周期,降低了試驗成本。
這種高校主導、企業協同的創新模式,正在成為我國商業航天發展的新動力。
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高校擁有深厚的基礎研究能力和人才培養優勢,企業具備工程化經驗和產業鏈資源,兩者的結合能夠有效彌補各自的短板,加速技術從實驗室走向工程應用的過程。
長期以來,垂直起降回收技術被美國太空探索技術公司等少數企業壟斷,國內在這一領域雖然投入巨大,但多集中在國家隊和民營航天企業。
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此次高校團隊的突破,打開了一個全新的局面,它證明了中國的高校同樣具備攻克航天核心關鍵技術的能力,而且能夠以更靈活、更低成本的方式開展前沿技術驗證。
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中山大學相關負責人表示,未來該校將進一步加強與相關機構合作,研發重復使用運載火箭平臺技術,開展亞軌道飛行試驗,為中國商業航天事業發展貢獻中大智慧與力量。
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據悉,團隊計劃在今年年底完成10公里高度的翻轉著陸試驗,后續還將推進亞軌道發射任務。
從海陵島上空那短短30秒的飛行,到未來更遠更高的太空探索,中山大學師生的這一次突破,讓人們看到了中國航天事業中一股蓬勃的新生力量。
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航天從來不是少數人的事業,當越來越多的高校、科研院所和企業加入進來,中國的商業航天之路必將越走越寬廣。
這枚銀色的“逸仙-3號”火箭,或許正是那個開啟新篇章的起點。
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