我國民營航天事業(yè)蓬勃發(fā)展，并有多家企業(yè)開始嘗試回收復(fù)用，并取得了重大進(jìn)展，比如藍(lán)箭航天的朱雀三號完成了10公里高度垂直起降，而航天科技集團(tuán)的可重復(fù)使用火箭已經(jīng)飛到了12公里高度。
但是，航天事業(yè)一直都有著極高的風(fēng)險。
9月22日13時40分，江蘇深藍(lán)航天在內(nèi)蒙古深藍(lán)航天額濟(jì)納旗航天港實(shí)施了星云一號首次高空垂直回收飛行試驗(yàn)。
這是中國第一次可入軌運(yùn)載火箭的高空回收試驗(yàn)。
核心任務(wù)目標(biāo)，是驗(yàn)證星云一號入軌后垂直回收階段各系統(tǒng)工作的正確性和協(xié)調(diào)性，特別是首次在飛行中驗(yàn)證多機(jī)轉(zhuǎn)單機(jī)變動力工況，為后續(xù)百公里級回收飛行試驗(yàn)、以及最終入軌+回收試驗(yàn)任務(wù)積累關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
遺憾的是，可回收復(fù)用的一子級箭體在飛行試驗(yàn)的最后著陸階段發(fā)生異常，試驗(yàn)未取得完全成功。
《星云一號首次高空垂直回收飛行試驗(yàn)試驗(yàn)大綱》總共設(shè)計了11項(xiàng)主要試驗(yàn)驗(yàn)證任務(wù)，其中10項(xiàng)成功完成，1項(xiàng)未完成。
星云一號是深藍(lán)航天的第一型可入軌且回收復(fù)用的商用液體火箭，直徑3.35米，一子級高度約21米。
它配備的雷霆-R液氧煤油發(fā)動機(jī)，由深藍(lán)航天全自主研制，是中國第一型90%以上主體結(jié)構(gòu)均采用高溫合金3D打印技術(shù)一體成型的可復(fù)用液體火箭發(fā)動機(jī)。
下一步，深藍(lán)航天將按計劃執(zhí)行“星云-1”運(yùn)載火箭一子級垂直回收飛行驗(yàn)證，將于2024年實(shí)現(xiàn)“星云-1”運(yùn)載火箭的入軌+回收，正式開啟規(guī)模商業(yè)化。
按照《星云一號首次高空垂直回收飛行試驗(yàn)試驗(yàn)大綱》，本次試驗(yàn)過程驗(yàn)證的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)情況如下：
火箭按照預(yù)定程序三臺發(fā)動機(jī)點(diǎn)火起飛，到達(dá)預(yù)定高度后，兩側(cè)發(fā)動機(jī)關(guān)閉，依靠單臺發(fā)動機(jī)推力穩(wěn)定姿態(tài)并減速上升，到達(dá)最高點(diǎn)之后依靠單臺發(fā)動機(jī)推力調(diào)節(jié)平穩(wěn)下降，橫移約200米后，在回收場上空的預(yù)定高度成功解鎖展開并鎖定著陸支腿，但是在最后著陸關(guān)機(jī)段出現(xiàn)異常，導(dǎo)致箭體出現(xiàn)部分損毀。
本次飛行測試全程飛行時長179s，關(guān)機(jī)前箭體與理論著陸點(diǎn)的誤差小于0.5米，最后箭體精確落于回收場中心點(diǎn)。
本次試驗(yàn)飛行任務(wù)剖面與預(yù)定程序相符，試驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)施全過程都在前期安全管控預(yù)案范圍內(nèi)，試驗(yàn)后按照預(yù)定的應(yīng)急處理流程進(jìn)行后處理，全程未發(fā)生任何安全問題。
試驗(yàn)后經(jīng)過對試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)初步回溯分析，在最后著陸關(guān)機(jī)段，發(fā)動機(jī)調(diào)推伺服跟隨控制指令出現(xiàn)異常，導(dǎo)致箭體著陸高度超過設(shè)計范圍，箭體出現(xiàn)部分損毀。
深藍(lán)航天技術(shù)團(tuán)隊(duì)將盡快完成任務(wù)“歸零”，為后續(xù)回收飛行試驗(yàn)的成功打牢基礎(chǔ)。深藍(lán)航天在本次試驗(yàn)總結(jié)以及技術(shù)故障歸零基礎(chǔ)上，11月份將再次執(zhí)行高空垂直回收任務(wù)。
本次飛行測試在深藍(lán)航天自行建設(shè)的額濟(jì)納旗航天港進(jìn)行，試驗(yàn)場的地面設(shè)備、加注系統(tǒng)、測控系統(tǒng)，均由深藍(lán)航天自主研制。
這是國內(nèi)第一個完全商業(yè)化的能夠滿足液體火箭發(fā)射和飛行測試的試驗(yàn)場，地處戈壁腹地，南側(cè)緊鄰中國第三大沙漠巴丹吉林沙漠，周邊都是廣袤的戈壁沙漠無人區(qū)，具有本質(zhì)安全性特征。
本次試驗(yàn)航區(qū)指向南側(cè)沙漠無人區(qū)，試驗(yàn)嚴(yán)格按照火箭試驗(yàn)安全管理要求執(zhí)行，開展全面風(fēng)險識別、管控、應(yīng)急方案，確保本次試驗(yàn)的試驗(yàn)安全和公共安全。
對于受試產(chǎn)品星云-1入軌火箭一子級而言，本次試驗(yàn)僅僅加注了不足1/5的推進(jìn)劑；成功驗(yàn)證了高空垂直回收工況推進(jìn)劑淺箱晃動狀態(tài)下的精確姿態(tài)控制。
本次試驗(yàn)使用了基于動基座的高精度自對準(zhǔn)技術(shù)，以及起飛滾轉(zhuǎn)變射向發(fā)射技術(shù)，可以在火箭不改變起豎安裝狀態(tài)情況下滿足全射向發(fā)射需求，未來可大大簡化對不同飛行任務(wù)的工作量并提升適應(yīng)性。
本次測試初步驗(yàn)證了基于最優(yōu)控制的回收航跡優(yōu)化和米級精度制導(dǎo)算法，為后續(xù)的入軌+回收最優(yōu)控制方法進(jìn)行了工程驗(yàn)證。
本次試驗(yàn)是國內(nèi)首次采用開式循環(huán)液氧煤油針?biāo)òl(fā)動機(jī)，執(zhí)行火箭高空回收測試任務(wù)。
液氧煤油推進(jìn)劑組合具有綜合運(yùn)載效率高、產(chǎn)品成本低、使用安全性和維護(hù)性好等特點(diǎn)，是作為商業(yè)使用的液體回收火箭的不二之選；但由于煤油液-液組織燃燒的困難性，平滑推力調(diào)節(jié)和穩(wěn)定燃燒一直是煤油調(diào)推發(fā)動機(jī)的難點(diǎn)。
針?biāo)夹g(shù)作為解決煤油發(fā)動機(jī)調(diào)推的最佳工程實(shí)踐，是開式循環(huán)液體發(fā)動機(jī)的技術(shù)高峰之一。
本次試驗(yàn)的成功是雷霆-R發(fā)動機(jī)首次參與飛行試驗(yàn)，中心發(fā)動機(jī)在179s飛行中全程進(jìn)行了推力調(diào)節(jié)，實(shí)際調(diào)推指令范圍為110%至58%，推力調(diào)節(jié)精度優(yōu)于1%，在飛行工況下對最大幅度達(dá)40%的階躍指令相應(yīng)良好、推力超調(diào)精度小于2%。
本次試驗(yàn)在國內(nèi)首次采用了專門針對入軌級火箭開發(fā)的著陸緩沖機(jī)構(gòu)（著陸支腿）進(jìn)行垂直回收測試。
為滿足入軌級火箭苛刻的重量要求，該機(jī)構(gòu)采用了全碳纖維結(jié)構(gòu)制造，前期進(jìn)行了緩沖器單機(jī)試驗(yàn)、連接鎖定裝置單機(jī)試驗(yàn)、單支腿的系列展收試驗(yàn)、四支腿和箭體的聯(lián)合展收試驗(yàn)等單機(jī)和系統(tǒng)試驗(yàn)。在前期一系列試驗(yàn)和改進(jìn)的基礎(chǔ)上，該機(jī)構(gòu)是國內(nèi)首個進(jìn)入工程化應(yīng)用的著陸緩沖裝置產(chǎn)品。
在付出重量不大于1.2t、占火箭空重小于10%的代價下，可以讓火箭一子級在攜帶剩余推進(jìn)劑條件下按照總重量不大于15噸、速度不大于3m/s，姿態(tài)角不大于5°情況下，安全可靠軟著陸。
江蘇深藍(lán)航天有限公司（深藍(lán)航天）成立于2016年，是一家以運(yùn)載火箭研發(fā)、生產(chǎn)及提供商業(yè)發(fā)射服務(wù)為核心業(yè)務(wù)的商業(yè)航天企業(yè),聚焦液體可回收復(fù)用運(yùn)載火箭的研制。
深藍(lán)航天制造總裝基地位于江蘇省南通市，在北京亦莊設(shè)有火箭技術(shù)、液體發(fā)動機(jī)研發(fā)中心；在山東濟(jì)南建有火箭動力測試基地；在海南文昌建有發(fā)射基地和文旅教育基地，已獲得國家高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證、武器裝備質(zhì)量管理體系認(rèn)證和國家相關(guān)保密資質(zhì)。
深藍(lán)航天主打產(chǎn)品為“星云”系列運(yùn)載火箭，包括“星云-1”液體可回收復(fù)用運(yùn)載火箭、“星云-2”液體可回收復(fù)用運(yùn)載火箭，與之配套的“雷霆”系列液體火箭發(fā)動機(jī)則分別為“雷霆-R1”液氧煤油發(fā)動機(jī)、“超級雷霆”液氧煤油發(fā)動機(jī)。
2021年7月23日，深藍(lán)航天完成了國內(nèi)首次液氧煤油火箭垂直起飛和垂直降落（VTVL）自由飛行，即被稱之為“蚱蜢跳”的運(yùn)載火箭垂直回收飛行試驗(yàn)。
2021年10月13日，深藍(lán)航天再次成功完成百米級VTVL垂直回收飛行試驗(yàn)。
2022年5月7日，深藍(lán)航天成功完成公里級VTVL垂直回收飛行試驗(yàn)，成為了全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收復(fù)用全部低空工程試驗(yàn)的公司（第一家為美國的SpaceX）。
2022年6月29日，深藍(lán)航天20噸級液氧煤油發(fā)動機(jī)“雷霆-R1”試車圓滿成功。
2022年9月29日，深藍(lán)航天完成中國商業(yè)航天首次可重復(fù)使用液氧煤油發(fā)動機(jī)二次起動試車。
10月8日，同一臺發(fā)動機(jī)在不下臺狀態(tài)下再次進(jìn)行了二次起動試車，一次起動發(fā)動機(jī)工作20s，二次起動發(fā)動機(jī)工作20s，再次取得圓滿成功，標(biāo)志著“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)已經(jīng)具備了可重復(fù)使用能力。
2023年6月，深藍(lán)航天自主研制的可重復(fù)使用發(fā)動機(jī)“雷霆-R1”在深藍(lán)航天新投入使用的立式試車臺位整機(jī)考臺試車取得圓滿成功。
本輪試驗(yàn)的同一臺“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)共進(jìn)行了數(shù)次整機(jī)全系統(tǒng)試車，以及數(shù)十次不同工況的起動測試和點(diǎn)火測試，再次凸顯“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)可重復(fù)使用的優(yōu)越性能和穩(wěn)定性能。
6月29日，深藍(lán)航天可重復(fù)使用發(fā)動機(jī)“雷霆-R1”再次整機(jī)全系統(tǒng)試車，進(jìn)入常態(tài)化試車階段。
7月，深藍(lán)航天完成國內(nèi)首次使用非火工連接解鎖機(jī)構(gòu)進(jìn)行的整流罩分離試驗(yàn)。
8月，深藍(lán)航天“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)首次立式試車臺整機(jī)試車120秒圓滿成功。
8月15日，深藍(lán)航天液氧煤油發(fā)動機(jī)“雷霆-R1”國內(nèi)首次三次起動整機(jī)試車圓滿成功。
8月23日，深藍(lán)航天完成國內(nèi)首次液氧煤油發(fā)動機(jī)全飛行時序三次起動試車。
10月18日，深藍(lán)航天液氧煤油發(fā)動機(jī)“雷霆-R1”420秒長程試車圓滿成功。
11月20日，深藍(lán)航天液氧煤油發(fā)動機(jī)“雷霆-R1”整機(jī)40%-100%在線變推力試車圓滿成功。
12月，深藍(lán)航天“星云-1”液體可回收復(fù)用運(yùn)載火箭著陸支腿展收試驗(yàn)取得圓滿成功。
2023年12月至2024年1月，深藍(lán)航天“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)整機(jī)搖擺試車取得圓滿成功。
3月，深藍(lán)航天“星云-1”火箭一子級三機(jī)狀態(tài)動力系統(tǒng)試車圓滿成功。
4月，深藍(lán)航天“星云-1”火箭一子級200秒長程動力系統(tǒng)試車圓滿成功。4月，深藍(lán)航天“星云-1”級間分離反推動力裝置性能驗(yàn)證試驗(yàn)圓滿成功。
5月，深藍(lán)航天“星云-1”火箭一子級回收著陸段系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和落震試驗(yàn)取得圓滿成功。
6月，深藍(lán)航天“星云-1”火箭柵格舵展開性能試驗(yàn)取得圓滿成功。
7月，深藍(lán)航天“星云-1”火箭一子級三機(jī)并聯(lián)全時序動力系統(tǒng)系列試車圓滿成功。
