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*Cet article est le contenu du 15ème numéro de "Half Moon Talk" en 2024

Les Chinois aspirent à l’espace depuis des milliers d’années et de nombreux mythes volants témoignent de ce rêve. De nos jours, les fusées chinoises volent dans l'espace sont devenues une réalité. Cependant, ces fusées qui volent dans le ciel n'ont pas encore fait l'expérience du « retour à la maison » – le recyclage des fusées reste un obstacle dangereux pour les fusées chinoises.

En fait, l’exploration du recyclage des grosses fusées produites dans le pays s’est accélérée cette année. Récemment, une nouvelle flèche de vérification technologique pour les lanceurs réutilisables développée par le huitième Institut des sciences et technologies aérospatiales a mené avec succès un essai en vol de 10 kilomètres au centre de lancement de satellites de Jiuquan. Blue Arrow Aerospace est sur le point d'effectuer un test en vol de décollage et d'atterrissage vertical de 10 kilomètres, et Deep Blue Aerospace est sur le point d'inaugurer un test de décollage et d'atterrissage vertical de 5 kilomètres pour la première étape du "Nebula-1 " fusée... Presque chaque mois, il y a un " grand mouvement " dans la récupération des fusées chinoises ".

Alors pourquoi recycler les fusées comme les bouteilles de Coca ? Qu’y a-t-il de si difficile dans le recyclage des fusées ? Combien d'étapes une fusée fait-elle entre le « départ de la maison » et le « retour à la maison » ?

Pourquoi recycler les fusées ?

Avec le commandement "3, 2, 1, feu!", la fusée s'est envolée dans le ciel et s'est envolée dans le ciel. C’est l’impression que la plupart des gens ont des lancements de fusées. Lorsqu’une fusée vole dans l’espace, tout le monde se souvient d’une belle parabole, et peu de gens se soucient de savoir si elle reviendra.

Le 19 janvier 2024, Blue Arrow Aerospace a effectué un test de décollage et d'atterrissage vertical d'une fusée au centre de lancement de satellites de Jiuquan, qui a été un succès total.

En effet, avant 2015, les fusées étaient des consommables jetables qui ne reviendraient jamais après leur lancement dans l’espace. Cependant, la récupération réussie du « Falcon 9 » en 2015 est entrée dans l'histoire : il s'avère que la fusée peut également être réutilisée, et le « lancement en vol » n'est pas impossible.

En fait, Qian Xuesen, le « Père de l'aérospatiale chinoise », a un jour imaginé cela dans son « Introduction à la navigation interstellaire » publiée en 1963 : « Les fusées de transport, qu'il s'agisse de grandes fusées du premier étage ou de petites fusées du deuxième étage, tant Comme avec des ailes, elle peut revenir au sol, la fusée de transport peut donc être utilisée plusieurs fois.

Quels sont les avantages de laisser une fusée « rentrer chez elle » ? Trois phrases : réduire les coûts, augmenter l’efficacité et améliorer la qualité.

Le plus direct est le contrôle des coûts : le recyclage et la réutilisation dilueront naturellement les coûts. « Le recyclage des fusées est le meilleur moyen de réduire directement les coûts de lancement. Dans le passé, le lancement de fusées était une utilisation unique, ce qui était aussi inutile que « prendre un avion jetable ». Lorsque la fusée est recyclée, elle peut décoller et atterrir. plusieurs fois comme un avion. Répartissez les coûts de plus en plus mincement », a déclaré Bai Guolong, membre de l'Association chinoise des sciences et technologies aérospatiales et blogueur populaire sur les sciences aérospatiales.

Deuxièmement, la fusée est recyclable, ce qui signifie que la fréquence de lancement a augmenté, ce qui est un espoir d'expansion industrielle. Les lancements de fusées traditionnels doivent prévoir au moins deux mois de période de préparation, et la fenêtre temporelle doit être étroitement suivie pour « voir la météo ». "Les fusées recyclables sont différentes. Elles peuvent être lancées à nouveau avec seulement une réparation et un entretien simples. L'amélioration substantielle de l'utilisation des fusées, de la fréquence de lancement et de la flexibilité de lancement améliorera considérablement la capacité d'entrer rapidement dans l'espace, et l'exploration et le développement spatiaux à grande échelle permettront être possible, peut-être", a déclaré Huo Liang, fondateur de Deep Blue Aerospace.

En outre, l’amélioration de la capacité des fusées recyclables contribuera à améliorer la qualité globale de l’exploration spatiale. "Actuellement, la mise en réseau de constellations à grande échelle nécessite particulièrement des lancements de fusées de grande capacité, à faible coût et à haute fréquence. Les fusées réutilisables à grande échelle peuvent soutenir la stratégie d'ingénierie de constellation Internet de mon pays, directeur général du département R&D de Blue Arrow Space Rocket." et le président du Zhuque-3, le commandant Dai Zheng a déclaré.

Est-il difficile de récupérer une fusée ?

La feuille de route est concise et claire, mais transformer les dessins en réalité est extrêmement difficile.

Une fusée traditionnelle se compose de deux étages, un en bas et deux en haut. La récupération actuelle d'une fusée fait référence au processus dans lequel les premier et deuxième étages se séparent lorsque la fusée vole à une altitude de plus de 100 kilomètres, le deuxième étage entre sur l'orbite prédéterminée et le premier étage, qui ne peut s'autodétruire, revient au site de lancement. Bref, la « récupération » de la fusée signifie actuellement le « retour au pays » du premier étage.

Son « retour à la maison » est grossièrement divisé en trois étapes. La première étape consiste à séparer le corps de la flèche et à ajuster l'attitude. Une fois la fusée allumée et lancée, elle s'élève à une altitude de plus de 100 kilomètres, le moteur du premier étage est arrêté et le deuxième étage se sépare du premier étage. Pour revenir au sol au premier niveau, il faut d'abord « faire demi-tour », c'est-à-dire ajuster son attitude. La deuxième étape consiste à ralentir. Après avoir fait demi-tour, la fusée entre dans le processus de retour et la vitesse est très rapide. À ce moment-là, le moteur doit être allumé une deuxième fois pour ralentir la vitesse. La troisième étape consiste à atterrir et à planer. Puisque la position idéale pour que la fusée revienne à sa position d'origine est avec la queue baissée et la tête haute, le moteur doit être allumé une troisième fois pour ajuster la position et donner à la fusée. une poussée inverse pour qu'il puisse atterrir lorsqu'il atterrit. L'accélération et la vitesse tombent à 0 en même temps.

Pourquoi est-il plus difficile pour une fusée de « rentrer à la maison » que de lancer une fusée ?

Le plus difficile est de « revenir avec précision ». "Pendant la descente de la fusée, à mesure que la consommation de carburant et la vitesse changent, elle doit produire une poussée de différentes tailles pour assurer une décélération en douceur. Cela nécessite que le moteur-fusée ajuste la poussée avec précision et dynamique et ait la fonction de démarrages multiples. " Dongfang. Huang Shuai, concepteur en chef de la fusée Gravity 2 de la société spatiale, a souligné qu'un algorithme précis doit être utilisé pour fournir un guidage minutieux afin que la fusée puisse rentrer chez elle en douceur.

« S’installer » n’est pas non plus facile. Lors du retour de la fusée, l'attitude de descente et l'angle d'atterrissage doivent être contrôlés avec une grande précision. Une fois l'angle d'atterrissage incorrect, la fusée peut se renverser, provoquant une fuite de carburant et une explosion. Cette difficulté revient à jeter des baguettes dans une bouteille, sans compter qu'il s'agit d'une « baguette » géante avec une vitesse de chute de plus de 1 000 mètres/seconde. En effet, même si une décélération efficace est obtenue avant l'atterrissage, il faut tenir compte de l'énorme inertie apportée par la fusée pesant des dizaines de tonnes. Vous savez, il y a beaucoup de composants électroniques de précision dans la fusée. Pour garantir que ces « trésors » puissent être réutilisés, leur valeur de compétence tampon doit être remplie.

Le 21 juillet, la fusée Nebula-1 développée indépendamment par Deep Blue Aerospace a effectué un test en vol simulé de récupération à haute altitude.

Une autre difficulté est « l’utilisation durable ». Zheng Ze, directeur général adjoint de Deep Blue Aerospace, a déclaré que pour que les fusées recyclables puissent résister aux tests de réutilisations et de rentrées multiples dans l'atmosphère, elles doivent utiliser de nouveaux matériaux composites à haute résistance, résistance aux températures élevées et ultra-résistants. poids léger pour surmonter une série de difficultés de performances matérielles. Les exigences de fiabilité des composants tels que les moteurs sont particulièrement élevées. De plus, les fusées réutilisables doivent être bien entretenues. Une simple inspection et un entretien après recyclage peuvent répondre aux exigences de relance. Il existe également de nombreuses lacunes techniques en matière d’évaluation et de tests qui doivent être comblées dans ce domaine.

L'exploration ne s'arrête jamais

Que faut-il faire d’autre pour que les fusées chinoises « partent et reviennent » ?

« D’une part, nous devons optimiser le processus de gestion et d’approbation des lancements de fusées et équilibrer sécurité et efficacité. D’autre part, nous devons construire davantage de sites et de stations de lancement, y compris des plates-formes de lancement de récupération terrestre et maritime, pour nous adapter. aux besoins de lancement à plus haute fréquence, Bai Guolong a déclaré qu'en créant un environnement dans lequel la technologie est rapidement itérée et où les processus et les coûts sont constamment optimisés, cette route d'escalade devrait devenir plus fluide.

La récupération des fusées est difficile, mais la confiance des astronautes ne diminue pas. Une enveloppe est exposée dans la bibliothèque Qian Xuesen de l'université Jiao Tong de Shanghai. En 1941, alors que Qian Xuesen terminait son célèbre article « Flambage par compression axiale des coques cylindriques », il écrivit « Final » au stylo rouge sur l'enveloppe contenant le manuscrit. Lorsqu'il a posé le stylo, il s'est soudain rendu compte que « Final » signifiait aussi « fin » : « Comment la recherche de la vérité peut-elle se terminer ? » Qian Xuesen a pris l'enveloppe et a écrit « Rien n'est définitif » avec un stylo noir.

Huang Shuai a déclaré : « Notre exploration de la technologie de récupération des fusées ne s'arrêtera jamais non plus.

Titre original « Combien d'étapes faut-il pour ramener les Rockets « à la maison » ? 》

Journaliste Banyuetan : Zhang Manzi/Editeur : Fan Zhongxiu

Editeur : Zhang Ziqing/Recteur : Qin Daixin