“漫漫黑夜中的启明星”—中国可重复使用试验航天器成功发射

我国于2020年9月4日在酒泉卫星发射中心，利用长征二号F运载火箭，成功发射一型可重复使用的试验航天器，在轨飞行2天后，成功返回预定着陆场。这次试验的圆满成功，标志着我国可重复使用航天器技术研究取得重要突破。

一、基本介绍

（一）释义

可重复使用航天器是指可以重复使用的、能够迅速穿越大气层,自由往返于地球表面与太空之间,运送航天员和有效载荷;也可以指较长时间在轨停留和机动、完成各种任务的航天器。

常见的可重复使用航天器主要包括：载人飞船、货运飞船、推进飞行器、行星着陆器、航天飞机等。

（二）优点

随着载人航天活动规模的扩大,人类在太空居住与生存的时间变长,承担运输的航天器的发射频次逐渐变高。而高昂的成本是制约载人航天任务发展的主要因素。航天器的低成本运营已成为未来载人航天发展的必然要求，发展可重复使用航天器技术成为降低成本的重要手段之一。

二、可重复使用航天器发展概况

由美国人埃隆·马斯克(Elon Musk)研制的超重火箭构成的“星舰”系统是最新一代的完全可重复使用运输系统。每次发射后，超重火箭均可以顺利返回地面。波音公司(美国航空航天制造公司)与NASA(National Aeronautics and Space Administration,简称NASA)合作开发的载人飞船“星际客船”，具备重复使用能力，最多可使用10次，以6个月为周期实现复飞。“猎户座”飞船在美国“阿尔忒弥斯”计划中承担了关键的乘员地月往返运输功能。这种飞船的乘员舱可重复使用，最多可执行10次飞行任务。

俄罗斯“雄鹰”载人飞船可在轨自主飞行近30天，也可在轨驻留近1年的时间。在执行短期地月往返飞行任务时可重复使用10次，在执行长期与绕月轨道站对接任务时，飞船可重复使用不少于3次。

三、可重复使用航天器的关键技术

（一）重复使用航天运输系统构建

重复使用航天运输系统的构建通常较为复杂，大致可以分为三个部分:一是传统运载火箭构型重复使用, 一般包括运载火箭助推/子级回收和垂直起降运载火箭;二是火箭动力重复使用, 如升力式构型运载器;三是组合动力重复使用, 如火箭基组合循环。

（二）可重复使用热防护技术

航天器飞行速度越来越高，气动加热问题日益严重。因此新一代可重复使用航天器要求热防护系统满足耐更高高温、抗烧蚀、可重复使用、高效隔热、高可靠性以及低成本等要求。

（三）基于数字双框架的航天器结构寿命跟踪系统

航天器可重复使用的特性使航天器在两次飞行之间的结构健康状况评估成为需要解决的问题。因此需要利用一种用于航天器结构寿命跟踪的数字双框架，实现对真实工程系统进行实时模拟、监测、诊断、状态预测和优化操作。

四、中国可重复航天器研究意义

（一）战略意义

X-37B轨道试验飞行器标志着美国距离“空天飞机”的成功已经很近, 而它的出现及应用将对未来战争产生深刻影响。在当前的战略机遇期,中国需紧跟先进国家在关键领域的研究动态和进展, 加强可重复航天器关键技术研究攻关和装备研制, 借此提升国家进入空间、利用空间和控制空间的能力。

（二）科技意义

可重复使用航天器的发展不仅会提升我国自主进入空间的能力, 加快我国运载火箭更新换代的脚步, 助力我国向世界航天强国迈进；势必也会带动高超声速空气动力学、高精度制导控制、先进空天动力、耐高温轻质材料与结构制造、重复使用评估标准等学科和技术的发展，进一步促进我国基础学科和工程技术水平的整体提升。

参考资料：

[1]我国成功发射可重复使用试验航天器.新华网. 2020.09.04.

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