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※この記事は『ハーフムーントーク』2024年第15号の内容です。

中国人は何千年もの間、宇宙への憧れを抱いており、多くの飛行神話がこの夢を証言しています。現在、中国のロケットが宇宙に飛ぶことは現実のものとなっているが、空に飛んだロケットはまだ「飛んで帰る」という経験をしていない――中国のロケット関係者にとってロケットのリサイクルは依然として危険なハードルである。

実際、今年に入って国産大型ロケットのリサイクル探査が加速している。最近、第八航空宇宙科学技術研究院が開発した再使用型ロケットの新技術実証アローが酒泉衛星発射センターで10キロメートルの飛行試験に成功した。ブルー・アロー・エアロスペースは10キロメートルの垂直離着陸飛行試験を実施しようとしており、ディープ・ブルー・エアロスペースは「ネビュラ1」の第1段で5キロメートルの垂直離着陸試験を開始しようとしている。 「ロケット…ほぼ毎月、中国製ロケットの回収に「大きな動き」が起きている。」

では、なぜコーラの瓶のようなロケットをリサイクルするのでしょうか?ロケットリサイクルの何がそんなに難しいのでしょうか？ロケットは「家を出て」から「家に帰る」まで何歩かかりますか？

なぜロケットをリサイクルするのでしょうか？

「３、２、１、発射！」の号令とともにロケットは空へ舞い上がった。これがロケットの打ち上げに対して多くの人が抱く印象です。ロケットが宇宙に飛び立ったとき、誰もが思い出すのは美しい放物線だけであり、それが戻ってくるかどうかを気にする人はほとんどいません。

2024年1月19日、ブルーアローエアロスペースは酒泉衛星発射センターで試験ロケットの垂直離着陸試験を実施し、完全に成功した。

実際、2015 年以前、ロケットは宇宙に打ち上げられると二度と戻ってこない使い捨ての消耗品でした。しかし、2015年に「ファルコン9」の回収に成功したことは歴史を作りました。ロケットも再利用可能であり、「飛行打ち上げ」も不可能ではないことが判明しました。

実際、「中国航空宇宙の父」と呼ばれる銭雪森氏は、1963 年に出版した『星間航法入門』の中で、かつてこれを次のように構想していました。翼があれば地上に戻ることができるので、輸送ロケットは何度でも使用できる。」

ロケットを「飛んで家に帰す」ことの利点は何ですか? 3 つの文 - コストを削減し、効率を高め、品質を向上させます。

最も直接的なのはコスト管理です。リサイクルと再利用により、自然にコストが削減されます。 「ロケットのリサイクルは、打ち上げコストを直接削減する最良の方法です。これまで、ロケットの打ち上げは1回限りの使用であり、それは『使い捨ての飛行機に乗る』のと同じくらい無駄でした。ロケットがリサイクルされると、離陸と着陸が可能になります」飛行機のように何度もコストを分散し、どんどん薄くしていきましょう」と中国航空宇宙科学技術協会の会員であり、航空宇宙科学の人気ブロガーであるバイ・グオロン氏は述べた。

第二に、ロケットはリサイクル可能であるため、打ち上げ頻度が増加し、産業の拡大が期待されます。従来のロケット打ち上げでは、少なくとも 2 か月の準備期間が必要であり、「天候を確認する」ために時間枠を厳密に守る必要があります。 「リサイクル可能なロケットは異なります。簡単な修理とメンテナンスだけで再度打ち上げることができます。ロケットの利用率、打ち上げ頻度、打ち上げの柔軟性が大幅に向上することで、迅速な宇宙突入能力が大幅に向上し、大規模な宇宙探査や開発が可能になります。」おそらく可能だろう」とディープ・ブルー・エアロスペースの創設者フオ・リャン氏は語った。

さらに、リサイクル可能なロケットの能力向上は、宇宙探査の全体的な質の向上に役立ちます。 「現在、大規模なコンステレーションネットワークには、特に大容量、低コスト、高頻度のロケット打ち上げが必要です。大規模な再利用可能なロケットは、我が国のインターネットコンステレーションエンジニアリング戦略をサポートすることができます。」ブルーアロー宇宙ロケット研究開発部長。と朱雀3号司令官戴正大統領は述べた。

ロケットを回収するのはどれくらい難しいですか?

ロードマップは簡潔かつ明確ですが、その図面を現実にするのは非常に困難です。

従来のロケットは、下部に 1 つと上部に 2 つの 2 つのステージで構成されています。現在のロケット回収とは、ロケットが高度100キロ以上まで飛行した時点で第1段と第2段が分離し、第2段が所定の軌道に入り、自爆のみ可能な第1段が帰還するプロセスを指す。発射場へ。つまり、現状ではロケットの「回収」は第一段階の「帰還」を意味している。

その「帰国」は大きく3つのステップに分かれます。最初のステップは矢本体を分離し、姿勢を調整することです。ロケットが点火して打ち上げられた後、高度100キロメートル以上まで上昇し、第1段のエンジンが停止し、第2段が第1段から分離する。最初のレベルの地面に戻るには、まず「向きを変える」、つまり姿勢を調整する必要があります。 2番目のステップは速度を落とすことです。向きを変えた後、ロケットは帰還過程に入り、速度が非常に速くなります。このとき、速度を落とすためにエンジンを 2 回点火する必要があります。 3 番目のステップは、着陸してホバリングすることです。ロケットが元の位置に戻るには、尾部が下で頭部が上になるのが理想的な位置であるため、位置を調整してロケットを停止させるために、エンジンを 3 回点火する必要があります。着陸時に加速度と速度が同時に 0 になるように逆推力を与えます。

ロケットを打ち上げるよりも「帰還」する方が難しいのはなぜですか?

一番難しいのは「正確に返す」こと。 「ロケットの降下中は、燃料消費量や速度が変化するため、スムーズな減速を実現するためにさまざまな大きさの推力を出力する必要があります。そのためには、ロケットエンジンには正確かつ動的に推力を調整し、複数回始動する機能が必要です。」 Space Company の Gravity 2 ロケットの主任設計者である Huang Shuai 氏は、ロケットがスムーズに帰還するためには、正確なアルゴリズムを使用して慎重に誘導する必要があると強調しました。

「定着」することも簡単ではありません。ロケットの帰還時には、降下姿勢や着陸角度を高精度に制御する必要があり、着陸角度を誤るとロケットが転倒し、燃料漏れや爆発を引き起こす可能性があります。この難易度は瓶に箸を投げ込むようなもので、しかも落下速度が秒速1,000メートルを超える巨大な「箸」です。実際、着陸前に効果的な減速が達成されたとしても、数十トンの重量があるロケットによってもたらされる巨大な慣性を考慮する必要があります。ご存知のとおり、ロケットには精密な電子部品が多数搭載されており、これらの「宝物」を確実に再使用するには、バッファーのスキル値を埋める必要があります。

7月21日、ディープ・ブルー・エアロスペースが独自開発したネビュラ1ロケットが高高度回収飛行模擬試験を完了した。

もう一つの難点は「長く使い続けること」です。 Deep Blue Aerospace の副ゼネラルマネージャーである Zheng Ze 氏は、リサイクル可能なロケットが複数回の再使用や大気圏への再突入のテストに耐えるためには、高強度、高温耐性、超耐衝撃性を備えた新しい複合材料を使用する必要があると述べました。一連の材料性能上の問題を克服するために、軽量化が図られています。エンジンなどのコンポーネントの信頼性要件は特に高くなります。さらに、再利用可能なロケットは、リサイクル後の簡単な検査とメンテナンスで再打ち上げの要件を満たすことができます。この分野では、評価とテストにおける技術的なギャップも多くあり、それらを埋める必要があります。

探究は決して止まらない

中国のロケットが「行って戻ってくる」ためには他に何をする必要があるでしょうか?

「一方で、ロケット打ち上げの管理と承認プロセスを最適化し、安全性と効率性のバランスを取る必要がある一方で、それに適応するために、陸上および海上の回収発射プラットフォームを含む、より多くの発射場と発射ステーションを建設する必要があります。 Bai Guolong 氏は、技術が迅速に反復され、プロセスとコストが常に最適化される環境を構築することで、この登山道がよりスムーズになることが期待されると述べました。

ロケットの回収は困難だが、宇宙飛行士たちの自信は衰えない。上海交通大学銭雪森図書館に封筒が展示されている。 1941年、銭雪森は有名な論文「円筒形シェルの軸方向圧縮座屈」を完成させようとしていたとき、原稿が入った封筒に赤ペンで「最終」と書きました。ペンを置いたとき、彼は突然、「最終」が「終わり」を意味することに気づきました。「真実の追求はどうやって終わるのでしょうか？」銭雪森は封筒を手に取り、黒いペンで「何も最終的ではない」と書きました。

黄帥氏は「ロケット回収技術の探求にも終わりはない」と語った。

原題は「ロケッツを“ホーム”に戻すには何歩かかりますか？」 》

『盤月潭』記者：張曼子／編集者：范忠秀

編集者: Zhang Ziqing / 校正者: Qin Daixin