2019年3月27日下午4時(shí)許，翎客航天在位于山東龍口的火箭回收試驗(yàn)場完成了公里級可回收火箭（昵稱：新航線小寶貝；工程代號RLV-T5，Reusable Launch Vehicle-Test 5）首次自由狀態(tài)下的低空飛行回收試驗(yàn)，并取得圓滿成功。此次試驗(yàn)，火箭短暫起飛至高度20米處，飛行全程持續(xù)35秒，并完美降落至發(fā)射場中心處。

       至此，翎客航天繼2018年1月實(shí)現(xiàn)RLV-T3型火箭低空回收及平移，2019年1月實(shí)現(xiàn)RLV-T5型火箭懸停飛行試驗(yàn)后，在國內(nèi)的火箭回收技術(shù)領(lǐng)域又創(chuàng)下了一個(gè)新的里程碑。

　　“新航線小寶貝”火箭回收試驗(yàn)

　　相信很多人都好奇，這樣的一枚火箭回收試驗(yàn)成功到底意味著什么？實(shí)現(xiàn)了多少技術(shù)突破？期間又經(jīng)歷了多少坎坷？其所產(chǎn)生的技術(shù)成果有什么樣的價(jià)值？接下來，我們將會通過這篇文章帶你全面深入地了解火箭回收成功背后所需付出的汗水和努力。

　　根據(jù)翎客航天規(guī)劃的火箭垂直起降回收技術(shù)迭代路徑，2018年3月正式啟動(dòng)了工程代號為RLV-T5的可回收火箭研制工作。這枚火箭設(shè)計(jì)的初衷是實(shí)現(xiàn)火箭“公里級”的回收技術(shù)驗(yàn)證。在此過程中需要進(jìn)行多臺發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)點(diǎn)火、空中懸停等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)一公里的飛行并返回。而這看似不高的一公里，對于火箭回收有著非凡的意義。

全球唯六家實(shí)現(xiàn)火箭垂直起降技術(shù)的民營公司

　　SpaceX在2015年第一次成功回收火箭以來，全球火箭發(fā)射的市場價(jià)格就被不斷拉低，這使得人類從大航海時(shí)代跨入大航天時(shí)代變得翹首可待。此后，國內(nèi)外多家科研單位和公司相繼發(fā)布了各自可回收火箭的研制計(jì)劃。

　　在國內(nèi)，翎客航天于2015年6月最早啟動(dòng)可回收火箭的研制并開展了數(shù)百次地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)。在國外，最廣為人知的SpaceX的Falcon-9 V1.1回收之前也通過Grasshopper系列（俗稱“蚱蜢火箭”）進(jìn)行了多次回收技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)，而其最后公開的飛行高度數(shù)據(jù)就是1000米，并在不久之后的入軌發(fā)射任務(wù)中進(jìn)行一子級火箭回收嘗試，于2015年12月在地面著陸場首次成功回收。

可以說沒有當(dāng)年的“蚱蜢”就沒有現(xiàn)在的“獵鷹”

　　除了SpaceX的Grasshopper（驗(yàn)證對象：Falcon-9）之外，即將于近期進(jìn)行第一跳的Starhopper（驗(yàn)證對象：Starship） 以及藍(lán)色起源的Charon與Goddard都是為了在最短時(shí)間、最小投入下進(jìn)行火箭回收技術(shù)快速驗(yàn)證迭代，積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)并加快其成熟。

準(zhǔn)備進(jìn)行低空垂直起降飛行試驗(yàn)的Starhopper

　　2018年5月，RLV-T5型火箭完成了方案詳細(xì)設(shè)計(jì)并正式投產(chǎn)。全箭高度8.1米，起飛質(zhì)量1.5噸，動(dòng)力系統(tǒng)采用5臺可變推力的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)組成，其總體構(gòu)型、著陸機(jī)構(gòu)等部分核心技術(shù)充分考慮了繼承性，其控制算法框架及試驗(yàn)研制流程可繼承至首型商業(yè)運(yùn)載火箭新航線一號（NewLine-1），這也是為什么RLV-T5稱之為“新航線小寶貝”（NewLine Baby）的原因。

　　2018年6月，該型火箭的配套地面系統(tǒng)，包括火箭總裝車間、火箭綜合保障車、地面固定試車工位、火箭回收試驗(yàn)場等完成了方案設(shè)計(jì)并投產(chǎn)。

中國第一個(gè)用于火箭回收的著陸場

　　值得一提的是，火箭綜合保障車可以實(shí)現(xiàn)火箭轉(zhuǎn)場轉(zhuǎn)運(yùn)、起豎校準(zhǔn)、燃料加注等地面功能。簡單來說，有了這輛綜合保障車，就可實(shí)現(xiàn)“一車一箭”拉了就跑，隨時(shí)隨地發(fā)射的能力。在后續(xù)的保障車方案中還將添加與箭上相同的輔助定位系統(tǒng)，在火箭軟著陸返場后，實(shí)現(xiàn)地面系統(tǒng)對接、箭體放倒回收等功能。

RLV-T5型火箭及綜合保障車

　　2018年9月，火箭各組件齊套并完成相應(yīng)單機(jī)測試，全箭進(jìn)入到地面總裝階段。與此同時(shí)，地面固定試車工位完成相應(yīng)改造工作。

RLV-T5型火箭完成結(jié)構(gòu)總裝

　　2018年10月7日，全箭完成各類地面冷態(tài)試驗(yàn)，轉(zhuǎn)運(yùn)至固定試車工位，進(jìn)行了首次地面全系統(tǒng)熱試車，5臺發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出第一聲咆哮。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，火箭動(dòng)力系統(tǒng)啟動(dòng)同步性等各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常，符合設(shè)計(jì)要求。

固定工位上的全系統(tǒng)試車

　　在隨后的2個(gè)月中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)又進(jìn)行了十余次地面固定試車，動(dòng)力系統(tǒng)的推力調(diào)節(jié)能力、發(fā)動(dòng)機(jī)兩自由度矢量擺動(dòng)特性等得到充分驗(yàn)證，積累了大量實(shí)測數(shù)據(jù)，為火箭懸停飛行及可控著陸奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

　　2019年1月初，RLV-T5型火箭進(jìn)行了首次系留狀態(tài)下的定高定點(diǎn)懸停飛行試驗(yàn)，并在第一次試驗(yàn)中就實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的控制效果：在三級風(fēng)以下的外部環(huán)境中可實(shí)現(xiàn)±0.05米的定高及定位精度，飛行彈道和控制精度均符合預(yù)期，試驗(yàn)取得圓滿成功。

　　定點(diǎn)懸停作為驗(yàn)證火箭回收技術(shù)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它的成功驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)矢量擺動(dòng)的能力、快速深度調(diào)節(jié)的能力、控制算法的控制能力，全箭各系統(tǒng)已滿足回收所需的基本條件。

“新航線小寶貝”系留保護(hù)下的首次懸停試驗(yàn)

　　在隨后的兩個(gè)月中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行算法優(yōu)化的同時(shí)，也進(jìn)行了不同干擾條件下的試驗(yàn)，例如：在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境中能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的定高定點(diǎn)，在滾控失效的情況下能否保持穩(wěn)定飛行，在對稱發(fā)動(dòng)機(jī)失效的情況下能否保持飛行姿態(tài)穩(wěn)定等。也正是經(jīng)過這些極端環(huán)境下的反復(fù)試驗(yàn)，火箭控制算法完成優(yōu)化，魯棒性大幅提升。而這些近乎于真實(shí)發(fā)射任務(wù)中的意外情況，在傳統(tǒng)一次性火箭的驗(yàn)證手段中是不可想象的，這也是可回收火箭在工程技術(shù)驗(yàn)證中的明顯優(yōu)勢。

　　通俗來說，可回收火箭可以在正式發(fā)射任務(wù)前，進(jìn)行不同高度、不同速度、不同環(huán)境下的飛行及回收試驗(yàn)，在難度遞增的同時(shí)，對全箭各系統(tǒng)能否正常工作，提供了最直接有效的驗(yàn)證。

　　說了這么多，大家肯定想知道在經(jīng)歷這么多次的迭代后，火箭到底能飛多穩(wěn)？實(shí)現(xiàn)什么樣的控制效果？下面這個(gè)視頻會給大家?guī)碜钪庇^的感受。

　　火箭空中“釘釘子”了解一下

　　在過去一年中，翎客航天項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從設(shè)計(jì)到制造、從總裝到試驗(yàn)、從地面系統(tǒng)到火箭系統(tǒng)，全系統(tǒng)全方位深度參與。可以說團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)人都在該過程中對這枚火箭有了充分的認(rèn)知，對自由首飛的那天也越發(fā)期盼。

　　2019年3月27日下午4時(shí)許，在經(jīng)歷了2個(gè)小時(shí)的準(zhǔn)備工作后，現(xiàn)場總控崗確認(rèn)火箭各項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)及數(shù)據(jù)信號滿足首飛條件，進(jìn)入倒計(jì)時(shí)階段。

　　隨著總指揮“5、4、3、2、1，點(diǎn)火！”的口令下達(dá)，“新航線小寶貝”火箭即刻起飛，在升空至20米處完成了懸停動(dòng)作并在數(shù)秒后平穩(wěn)著陸至回收試驗(yàn)場中心區(qū)域。根據(jù)實(shí)時(shí)回傳的數(shù)據(jù)判讀，該次試驗(yàn)在平均風(fēng)速5級、瞬時(shí)風(fēng)速6~7級的強(qiáng)外干擾環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了落點(diǎn)精度優(yōu)于40cm的控制效果，總指揮隨即宣布：“新航線小寶貝”首次回收試驗(yàn)取得圓滿成功！

打造“新航線小寶貝”的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)

　　值得一提的是，本次火箭發(fā)射及回收試驗(yàn)的現(xiàn)場，除了翎客航天項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的成員外，還有兩位特殊的客人——阿里云的創(chuàng)始人王堅(jiān)博士和全球火星學(xué)會主席、前NASA工程師羅伯特·祖布林博士。兩位專家在親自見證了火箭成功回收后，均對火箭在強(qiáng)風(fēng)干擾下精準(zhǔn)的控制效果表示贊嘆，也對研制團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新精神及高效的研制模式表示認(rèn)可。

阿里云創(chuàng)始人王堅(jiān)博士和前NASA工程師羅伯特·祖布林博士

　　該型火箭“第一跳”的首戰(zhàn)告捷，不僅意味著我國可回收火箭技術(shù)在工程化驗(yàn)證的過程中取得了新的高度，也意味著在接下來的數(shù)個(gè)月中，還會有更多更高的“跳躍”等待著我們，要知道“新航線小寶貝”的目標(biāo)是完成公里級返回。

　　除了正在進(jìn)行試驗(yàn)的RLV-T5型火箭，翎客航天目前已啟動(dòng)亞軌道可回收火箭（工程代號RLV-T6型）的研制工作，預(yù)計(jì)最快于今年年底將完成全箭總裝工作并公開亮相。亞軌道可回收火箭面向科研、軍用、商用領(lǐng)域提供靈活可靠的發(fā)射服務(wù)，可將傳統(tǒng)的亞軌道固體探空火箭發(fā)射成本降低至五分之一以下，未來火箭回收技術(shù)成熟后，還將進(jìn)一步開拓太空旅游等新興市場需求。

　　同時(shí)，翎客航天面向微小衛(wèi)星發(fā)射的小型商業(yè)運(yùn)載火箭新航線一號的研制也正緊張有序地推進(jìn)，計(jì)劃于2021年左右完成首飛，火箭一子級的發(fā)動(dòng)機(jī)配置方式、著陸機(jī)構(gòu)等會在后續(xù)型號的研制過程中，不斷進(jìn)行迭代、優(yōu)化和繼承。

　　翎客航天將繼續(xù)專注于可回收火箭的方案迭代，堅(jiān)定不移地以火箭回收作為技術(shù)主線，力爭在不久的將來實(shí)現(xiàn)我國在可回收火箭領(lǐng)域更多的里程碑，盡快實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭的發(fā)射與回收。