对于我们大多数人来说,近距离观察一枚能“飞上太空,也能返回地面”的火箭机会并不多,对如何实现“垂直返回”这一高难度动作更是充满好奇。记者通过扩展现实(XR)技术,让朱雀三号在您眼前完成一次完整的起落全程,揭秘其“往返天地”的技术奥秘。
总台央视记者 崔霞:在我身后100多米的地方,就是朱雀三号——一枚能够“去太空,也能回地面”的火箭。今天,我们用虚拟技术,带您一起探访这枚重复使用火箭,让它在我们眼前“活”起来。
朱雀三号的主结构是不锈钢的,直径4.5米,高66.1米。当装满推进剂时,重达570吨。
“重复使用”意味着它要飞上去,也要回得来。而要回得稳,就要先站得稳。
朱雀三号的发射台是一个4米多高的基座,下面就是导流槽。从这里,可以看到发动机的部分结构,还有四个黑色三角体——就是朱雀三号的着陆支腿。它是我国运载火箭上首次出现的着陆缓冲系统。
它的外部黑色部分,是带有防热涂层的蒙皮;里面是主支腿与锁定机构。在整个飞行过程中,这一套系统紧贴箭体,既减阻,又防高温。
我们用虚拟的视角,看看它展开后的样子。
主支腿收起时,长约3米,贴合在箭体上;展开后单个支腿达到7米,四条腿可以撑起近14米的跨度。展开后,发动机喷口离地还有两米多,气流能顺畅排出,不会反冲箭体。这就是让它能“落得稳”的脚。
可要想落得准,还得“懂得转身”。接下来,我们上塔去看看它的舵——如何让这庞然大物灵巧转体。
在发射塔架第8层的摆杆上,能看到它的“舵”——栅格舵。
朱雀三号的栅格舵由钛合金制造,比钢轻40%,却更坚固。上升时它折叠贴合箭体,返回时则展开、偏转——控制俯仰、滚转、偏航,同时,像弓箭的箭羽一样,稳定箭体。在返回过程中,火箭从每秒几千米的高超音速,减速到几乎悬停。普通的平面舵无法应付这种跨度的速度变化,所以朱雀三号采用了这种格栅式结构。这就是“能回来的火箭”的灵魂之一。
在地面,我们已经看过它的“脚”和“舵”;接下来——我们让朱雀三号起飞,看看它们在空中的工作状态。
这是朱雀三号遥二运载火箭飞行到第137秒的瞬间。此刻,火箭一、二级完成分离。5秒后,二级将点火飞向太空,而一级,则开始它的归航之旅——飞向本次任务的着陆点。
一级箭体进入大气层后,栅格舵轻轻一动,火箭一子级就能控制自己的姿态与方向。
火箭点火后的第374秒,是一级火箭再入大气层阶段,它开始主动减速。而这个叫作边条翼,是一级再入大气层时产生升力的关键部件。
它让火箭从“被动坠落”变成“主动滑翔”,赋予了朱雀三号横向机动的能力,节省燃料,让着陆更精准。此刻,栅格舵开始调角,边条翼保持升力,支腿即将展开——每一个系统都在毫秒级之间协同工作,只为最后一刻稳稳落地。
朱雀三号的一子级,安装了九台发动机。布局紧凑,分工精密。起飞时,九台全开;再入时,先点火三台减速,再关闭,让火箭进入滑行段;落地前大约40秒,再次启动这三台发动机二次制动约20秒;然后只保持中间这一台发动机持续工作,完成垂直着陆的最后动作。
能多次点火、多次启动的,就是“可复用的心脏”——可大幅度调节推力的液体火箭发动机。当然,真正的回收着陆区域,是全程无人的一个管控区域。记者利用了虚拟技术,和大家从发射到回收,完整重现了这段旅程。
从脚到舵,从“翼”到“心”,再到脚下这一片沙地,构成了朱雀三号的完整回路。
(央视新闻客户端)
编辑/汪浩舟