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*Dieser Artikel ist der Inhalt der 15. Ausgabe von „Half Moon Talk“ im Jahr 2024

Die Sehnsucht der Chinesen nach dem Weltraum sehnt sich schon seit Jahrtausenden und viele Flugmythen zeugen von diesem Traum. Heutzutage ist es für chinesische Raketen Realität geworden, in den Weltraum zu fliegen. Allerdings haben diese Raketen, die in den Himmel fliegen, noch nicht die Erfahrung gemacht, „nach Hause zu fliegen“ – Raketenrecycling ist immer noch eine gefährliche Hürde für chinesische Raketenleute.

Tatsächlich hat sich die Recyclingforschung für im Inland hergestellte Großraketen in diesem Jahr beschleunigt. Kürzlich führte ein vom Eighth Institute of Aerospace Science and Technology Corporation entwickelter neuer Technologieverifizierungspfeil für wiederverwendbare Trägerraketen erfolgreich einen 10 Kilometer langen Flugtest im Jiuquan Satellite Launch Center durch. Blue Arrow Aerospace ist dabei, einen 10 Kilometer langen vertikalen Start- und Landetest durchzuführen, und Deep Blue Aerospace ist dabei, einen 5 Kilometer langen vertikalen Start- und Landetest für die erste Stufe des „Nebula-1“ einzuleiten „Rakete... Fast jeden Monat gibt es eine „große Bewegung“ bei der Bergung chinesischer Raketen“.

Warum also Raketen wie Cola-Flaschen recyceln? Was ist so schwierig an der Raketenbergung? Wie viele Schritte braucht eine Rakete vom „Verlassen des Hauses“ bis zur „Rückkehr nach Hause“?

Warum Raketen recyceln?

Mit dem Befehl „3, 2, 1, Feuer!“ stieg die Rakete in den Himmel und stieg in den Himmel. Das ist der Eindruck, den die meisten Menschen von Raketenstarts haben. Wenn eine Rakete ins All fliegt, erinnert sich jeder an eine wunderschöne Parabel, und nur wenige Menschen kümmern sich darum, ob sie zurückkommt.

Am 19. Januar 2024 führte Blue Arrow Aerospace im Jiuquan Satellite Launch Center einen Testtest für den vertikalen Start und die Landung einer Rakete durch, der ein voller Erfolg war.

Tatsächlich waren Raketen vor 2015 Einweg-Verbrauchsmaterialien, die nach dem Start in den Weltraum nie wieder zurückkamen. Die erfolgreiche Bergung von „Falcon 9“ im Jahr 2015 hat jedoch Geschichte geschrieben: Es stellt sich heraus, dass die Rakete auch wiederverwendet werden kann und ein „Flugstart“ nicht unmöglich ist.

Tatsächlich hat sich Qian Mit Flügeln kann sie zum Boden zurückfliegen, so dass die Transportrakete viele Male verwendet werden kann.“

Welche Vorteile hat es, eine Rakete „nach Hause fliegen“ zu lassen? Drei Sätze – Kosten senken, Effizienz steigern und Qualität verbessern.

Die direkteste Möglichkeit ist die Kostenkontrolle – Recycling und Wiederverwendung verringern natürlich die Kosten. „Raketenrecycling ist der beste Weg, die Startkosten direkt zu senken. In der Vergangenheit war der Raketenstart eine einmalige Nutzung, die genauso verschwenderisch war wie die Mitnahme eines Wegwerfflugzeugs. Wenn die Rakete recycelt wird, kann sie starten und landen.“ „Verteilen Sie die Kosten immer weiter“, sagte Bai Guolong, Mitglied der China Aerospace Science and Technology Association und beliebter Blogger für Luft- und Raumfahrtwissenschaften.

Zweitens ist die Rakete recycelbar, was bedeutet, dass die Startfrequenz zugenommen hat, was die Hoffnung auf eine industrielle Expansion weckt. Herkömmliche Raketenstarts müssen eine Vorbereitungszeit von mindestens zwei Monaten ermöglichen und das Zeitfenster muss genau eingehalten werden, um „das Wetter zu sehen“. „Wiederverwertbare Raketen sind anders. Sie benötigen nur eine einfache Reparatur und Wartung, bevor sie wieder gestartet werden können. Die erhebliche Verbesserung der Raketenauslastung, der Starthäufigkeit und der Startflexibilität wird die Fähigkeit, schnell in den Weltraum einzudringen, und die groß angelegte Weltraumforschung erheblich verbessern.“ Entwicklung wird möglich sein“, sagte Huo Liang, Gründer von Deep Blue Aerospace.

Darüber hinaus wird die Kapazitätserweiterung recycelbarer Raketen dazu beitragen, die Gesamtqualität der Weltraumforschung zu verbessern. „Derzeit erfordert die groß angelegte Konstellationsvernetzung insbesondere Raketenstarts mit großer Kapazität, niedrigen Kosten und hoher Frequenz. Groß angelegte wiederverwendbare Raketen können die Internet-Konstellationsstrategie meines Landes unterstützen.“ General Manager der Forschungs- und Entwicklungsabteilung für Luft- und Raumfahrtraketen von Blue Arrow und Präsident des Zhuque-3-Kommandanten Dai Zheng sagte.

Wie schwierig ist es, eine Rakete zu bergen?

Die Roadmap ist prägnant und klar, die Umsetzung der Zeichnungen in die Realität gestaltet sich jedoch äußerst schwierig.

Eine herkömmliche Rakete besteht aus zwei Stufen, einer unten und zwei oben. Unter der derzeitigen Raketenbergung versteht man den Vorgang, bei dem sich die erste und zweite Stufe trennen, wenn die Rakete eine Höhe von mehr als 100 Kilometern erreicht, die zweite Stufe in eine vorgegebene Umlaufbahn gelangt und die erste Stufe, die sich nur selbst zerstören kann, zurückkehrt zum Startplatz. Kurz gesagt bedeutet die „Erholung“ der Rakete derzeit die „Heimkehr“ der ersten Stufe.

Seine „Rückkehr nach Hause“ gliedert sich grob in drei Schritte. Der erste Schritt besteht darin, den Pfeilkörper zu trennen und die Fluglage anzupassen. Nachdem die Rakete gezündet und abgefeuert wurde, steigt sie auf eine Höhe von mehr als 100 Kilometern, das Triebwerk der ersten Stufe wird abgeschaltet und die zweite Stufe trennt sich von der ersten Stufe. Um auf der ersten Ebene wieder auf den Boden zu gelangen, müssen Sie sich zunächst „umdrehen“, also Ihre Haltung anpassen. Der zweite Schritt besteht darin, langsamer zu werden. Nach der Wende geht die Rakete mit sehr hoher Geschwindigkeit in den Rückkehrvorgang über. Zu diesem Zeitpunkt muss der Motor ein zweites Mal gezündet werden, um die Geschwindigkeit zu verlangsamen. Der dritte Schritt besteht darin, zu landen und zu schweben. Da die ideale Position für die Rückkehr der Rakete in die ursprüngliche Position das Heck nach unten und der Kopf nach oben ist, muss der Motor zum dritten Mal gezündet werden, um die Position anzupassen und die Rakete freizugeben einen umgekehrten Schub, damit es bei der Landung landen kann. Beschleunigung und Geschwindigkeit fallen gleichzeitig auf 0.

Warum ist es für eine Rakete schwieriger, „nach Hause zu kommen“ als sie zu starten?

Am schwierigsten ist es, „genau zurückzukehren“. „Während des Sinkflugs muss die Rakete, wenn sich der Treibstoffverbrauch und die Geschwindigkeit ändern, Schub unterschiedlicher Größe abgeben, um eine gleichmäßige Verzögerung zu gewährleisten. Dazu muss der Raketentriebwerk den Schub genau und dynamisch anpassen und über die Funktion eines Mehrfachstarts verfügen.“ Huang Shuai, Chefdesigner der Gravity-2-Rakete der Space Company, betonte, dass ein präziser Algorithmus verwendet werden müsse, um eine sorgfältige Führung zu gewährleisten, damit die Rakete reibungslos nach Hause zurückkehren könne.

„Eingewöhnen“ ist auch nicht einfach. Während der Rückkehr der Rakete müssen die Sinkfluglage und der Landewinkel mit hoher Präzision kontrolliert werden. Sobald der Landewinkel falsch ist, kann die Rakete umkippen, was zu Treibstofflecks und einer Explosion führen kann. Diese Schwierigkeit ähnelt dem Werfen von Essstäbchen in eine Flasche, ganz zu schweigen davon, dass es sich um ein riesiges „Essstäbchen“ mit einer Fallgeschwindigkeit von mehr als 1.000 Metern/Sekunde handelt. Selbst wenn vor der Landung eine wirksame Verzögerung erreicht wird, muss die enorme Trägheit der mehrere Dutzend Tonnen schweren Rakete berücksichtigt werden. Wissen Sie, in der Rakete stecken viele elektronische Präzisionskomponenten. Damit diese „Schätze“ wieder genutzt werden können, muss ihr Pufferfähigkeitswert aufgefüllt werden.

Am 21. Juli absolvierte die von Deep Blue Aerospace unabhängig entwickelte Nebula-1-Rakete einen simulierten Bergungsflugtest in großer Höhe.

Eine weitere Schwierigkeit ist die „dauerhafte Nutzung“. Zheng Ze, stellvertretender Generaldirektor von Deep Blue Aerospace, sagte, dass recycelbare Raketen neue Verbundmaterialien mit hoher Festigkeit, hoher Temperaturbeständigkeit und extrem hoher Temperaturbeständigkeit verwenden müssen, damit sie den Test mehrfacher Wiederverwendung und Wiedereintritt in die Atmosphäre bestehen können. geringes Gewicht, um eine Reihe von Materialleistungsschwierigkeiten zu überwinden. Die Zuverlässigkeitsanforderungen an Komponenten wie Motoren sind besonders hoch. Darüber hinaus müssen wiederverwendbare Raketen gut gewartet werden, um die Anforderungen für einen Wiederstart zu erfüllen. Auch in diesem Bereich gibt es viele technische Lücken bei der Bewertung und Prüfung, die geschlossen werden müssen.

Die Erforschung hört nie auf

Was muss noch getan werden, damit Chinas Raketen „einfliegen und zurückkommen“?

„Einerseits müssen wir den Verwaltungs- und Genehmigungsprozess für Raketenstarts optimieren und Sicherheit und Effizienz in Einklang bringen. Andererseits müssen wir mehr Startplätze und Startstationen, einschließlich Land- und Seebergungsplattformen, bauen, um uns anzupassen Bai Guolong sagte, dass durch die Schaffung einer Umgebung, in der die Technologie schnell iteriert wird und Prozesse und Kosten ständig optimiert werden, dieser Bergsteigerweg voraussichtlich reibungsloser wird.

Die Bergung einer Rakete ist schwierig, aber das Selbstvertrauen der Astronauten nimmt nicht ab. Ein Umschlag ist in der Qian-Xuesen-Bibliothek der Shanghai Jiao Tong-Universität ausgestellt. 1941, als Qian Als er den Stift weglegte, wurde ihm plötzlich klar, dass „Endgültig“ auch „Ende“ ist: „Wie kann das Streben nach Wahrheit enden?“ Qian Xuesen nahm den Umschlag und schrieb mit einem schwarzen Stift „Nichts ist endgültig“.

Huang Shuai sagte: „Auch unsere Erforschung der Raketenbergungstechnologie wird niemals enden.“

Originaltitel „Wie viele Schritte sind nötig, um die Rockets „nach Hause“ zu bringen?“ 》

Banyuetan-Reporter: Zhang Manzi/Herausgeber: Fan Zhongxiu

Herausgeber: Zhang Ziqing/Korrektor: Qin Daixin