宋征宇,蔡巧言,韩鹏鑫,王聪,潘豪,张广春,李栩进

1. 中国运载火箭技术研究院,北京 100076

2. 中国运载火箭技术研究院 空天业务部,北京 100076

3. 北京航天自动控制研究所,北京 100854

具有重复使用的天地往返能力,一直是航天工业界和学术界努力的目标。美国航天飞机具有这样的能力,但高昂的维护成本,最终导致其退役。航天飞机项目之后,各国积极探索基于火箭动力/吸气式组合动力的单级入轨、多级入轨重复使用天地往返运输系统方案,近年多家商业公司也在探索火箭一子级垂直起降方案,重复使用运载器技术将迎来快速发展契机。

美国自20世纪50—60年代起通过航天飞机首次实现了航天运载器的部分可重复使用,并陆续开展了下一代运载器技术[1]、美国空军军用空天飞机[2]、低成本响应空间运输[3]、美国空军完全可重复使用进出空间计划[4]等一系列可重复使用运载器研究项目,提出了“狮鹫”运载系统[1]、“天狼星”新型运载器[5]、混合动力水平起降运载器概念[6]、“隼”式混合动力发射系统[6]、Quicksat空间作战飞行器[2]、兰利滑翔返回助推器[6]、ARES混合动力发射系统[3]、X系列验证飞行器[4]、Hyper-X、XS-1[7]。进入21世纪,以SpaceX[8]、蓝色起源(Blue Origin)[9]、马斯腾[9]等诸多商业公司为代表,积极开展了垂直着陆回收的可重复使用火箭研制,尤其助推级可复用的Falcon9火箭已投入商业市场。

欧洲早在20世纪70年代起就围绕可重复使用运载器技术开展了大量研究工作。通过未来欧洲航天运输革新计划[10]、未来备用运载器研究计划[11]、下一……