何巍告訴記者，由于人口數(shù)量的增長，上世紀(jì)六七十年代建立的內(nèi)陸火箭發(fā)射場(chǎng)周邊的火箭殘骸落區(qū)，不再是“絕對(duì)的無人區(qū)”。盡管在設(shè)計(jì)火箭的飛行軌跡時(shí)，寧可犧牲運(yùn)載能力也要盡量避開村鎮(zhèn)，但由于火箭殘骸在完成任務(wù)后是無控墜落，落點(diǎn)散布范圍較大，有時(shí)可能墜落在有人居住的區(qū)域。
當(dāng)前的做法是：在每次發(fā)射任務(wù)前，將落區(qū)內(nèi)百姓疏散到安全地帶。不過，這不僅給當(dāng)?shù)匕傩諑聿槐?，也增加了火箭發(fā)射的經(jīng)濟(jì)成本和工作難度。
中國航天需要一條新的出路。
何巍說，為了減少火箭發(fā)射給落區(qū)居民帶來的不便，長征火箭研制人員一直在進(jìn)行分離體落區(qū)安全控制技術(shù)的研究。此次長征二號(hào)丙運(yùn)載火箭一子級(jí)的落點(diǎn)控制，采用的柵格舵控制，對(duì)于解決我國內(nèi)陸發(fā)射場(chǎng)落區(qū)安全性問題具有重大意義。
要火箭“正著飛”，也能“倒著飛”
于是，來自中國的火箭“回收”嘗試來了。
7月26日13時(shí)40分，也就是長征二號(hào)丙運(yùn)載火箭點(diǎn)火起飛103分鐘之后，在貴州黔南州設(shè)定的落區(qū)范圍內(nèi)，試驗(yàn)人員順利找到了該火箭一子級(jí)殘骸。
長征二號(hào)丙運(yùn)載火箭由中國航天科技集團(tuán)第一研究院抓總研制。按照長征二號(hào)丙火箭副總設(shè)計(jì)師崔照云的說法，這次嘗試，形象地說就是讓火箭“倒著飛”——
長征二號(hào)丙運(yùn)載火箭上升時(shí)，位于一子級(jí)外側(cè)壁的幾片柵格舵緊貼箭體，以避免對(duì)發(fā)射造成影響。一子級(jí)分離后，重新返回大氣層，柵格舵完成了“解鎖-展開-按控制指令轉(zhuǎn)動(dòng)”等一系列復(fù)雜動(dòng)作，并承受了上千攝氏度高溫、近10倍自重的沖擊力。
小小的柵格舵，展開后如小翅膀，保持著箭體姿態(tài)穩(wěn)定，幫助一子級(jí)精準(zhǔn)回歸地面。
“其他火箭設(shè)計(jì)師都是解決火箭如何‘正著飛’進(jìn)入軌道，我們卻逆向思維，探究‘倒著飛’的問題。”長征二號(hào)丙運(yùn)載火箭研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)師張大銘說。
事實(shí)上，針對(duì)分離體落區(qū)安全控制，研制人員曾提出通過翼傘回收和柵格舵返回兩種技術(shù)方案。
此前，我國發(fā)射神舟載人飛船的長征二號(hào)F火箭，也曾安裝過柵格翼，其目的是保證逃逸飛行器的穩(wěn)定性。
崔照云說，長征二號(hào)F火箭的柵格翼展開后是固定不動(dòng)的，近幾年，國外火箭上才開始通過可擺動(dòng)的柵格舵來控制箭體的方向和姿態(tài)。
比如，全球唯一實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用的“獵鷹－9”火箭，使用的就是柵格舵技術(shù)。
2015年12月，在“獵鷹－9”火箭第20次發(fā)射任務(wù)中，一子級(jí)首次成功著陸。一子級(jí)重返大氣后，進(jìn)行減速，調(diào)整箭體姿態(tài)。接近地面時(shí)，火箭一子級(jí)頂部四個(gè)柵格翼展開，對(duì)箭體姿態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定。主發(fā)動(dòng)機(jī)再次點(diǎn)火，火箭進(jìn)一步減速，一子級(jí)逐漸接近地面著陸場(chǎng)，實(shí)施軟著陸。
如今，我國試驗(yàn)采用柵格舵控制殘骸落點(diǎn)，也屬首次嘗試，科研人員擔(dān)負(fù)著“巨大的心理壓力”。
崔照云說，此次試驗(yàn)選擇在大中型成熟運(yùn)載火箭最大的一子級(jí)上安裝柵格舵，要保證對(duì)火箭發(fā)射不能造成任何影響；在一子級(jí)返回地面過程中，柵格舵要經(jīng)受上千攝氏度高溫、近10倍自重的沖擊力，對(duì)提升研發(fā)制造技術(shù)不失為一種“巨大挑戰(zhàn)”。
現(xiàn)在“落得準(zhǔn)”，將來要“落得穩(wěn)”
接受這個(gè)“有很大難度”任務(wù)的，卻是一支只有10余人、平均年齡不足35歲的年輕研發(fā)團(tuán)隊(duì)。于他們而言，最大的特點(diǎn)就是“敢闖敢干”。
以電氣系統(tǒng)為例，這是控制柵格舵動(dòng)作的“大腦”，新一代電氣系統(tǒng)首次從實(shí)驗(yàn)室飛向藍(lán)天，成功完成了飛行控制和數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。
電氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)人彭越告訴記者，火箭上傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)，雖然設(shè)計(jì)成熟、性能穩(wěn)定、飛行成功經(jīng)驗(yàn)多，但單機(jī)設(shè)備體積大、數(shù)量多、成本高，顯得較為臃腫。這次下決心要做新一代電氣系統(tǒng)，就是將測(cè)量、控制、遙測(cè)遙控等功能統(tǒng)統(tǒng)整合在一個(gè)約為巴掌大小的盒子里。
“柵格舵控制的核心算法全部自主完成，手機(jī)安裝配套的應(yīng)用程序就知道火箭被控部件下落的實(shí)時(shí)位置?？梢哉f是重量不大功能全，價(jià)格不高可靠性高。”彭越說。
