在人类探索太空的征程中,运载火箭发动机的可重复使用一直是世界级技术难题。近日,我国长征十号运载火箭在低空演示验证试验中取得重大突破,首次实现初样状态下发动机的二次启动,这个里程碑式的成就为我国载人登月工程扫清了关键障碍。 传统运载火箭发动机如同一次性用品,点火后便无法重复使用。而要实现月球着陆等高难度航天任务,"太空刹车"技术不可或缺——即在飞行过程中多次关闭和重启发动机的能力。长征十号采用的YF-100K液氧煤油发动机创新性地完成了"关机-重启-再关机-再重启"的复杂动作序列。这一过程的技术难度之大,被形象地比喻为"在万米高空熄灭的蜡烛上重新擦出火花"。 攻克这一世界级难题面临三大主要挑战:首先是推进剂在失重环境下的稳定供给问题;其次是涡轮泵二次启动时的爆震风险;最后是高空环境下点火系统的可靠性骤降。为解决这些问题,研制团队首创了"气压沉底+涡流稳定"技术方案。通过特殊贮箱设计确保燃料在失重状态下仍能自动沉降,配合电磁涡流装置维持稳定供应,使得7台并联发动机的二次点火同步误差精确控制在0.3秒以内。 这项技术突破的直接成效体现在回收环节的精确定位上。试验数据显示,火箭一级箭体着陆点与理论预测坐标偏差仅47米。相比传统一次性火箭残骸动辄数公里的落区范围,这一精度提升具有革命性意义。参与研制的年轻工程师团队还开发了独特的"三脉冲"制动算法,使200吨重的箭体在垂直降落时能够实现悬停避障功能。 有一点是,此次试验还验证了发动机系统在极端条件下的可靠性。当火箭以2.5倍音速穿越大气层最稠密区域时,5台发动机能够在承受12级台风3倍风压的条件下保持稳定工作。数据显示,从逃逸指令发出到飞船分离全程仅用1.8秒,这一应急响应速度比国际空间站联盟飞船快40%。 为支持未来高密度发射任务需求,文昌发射场新建工位采用了多项创新设计。其导流槽使用新型耐高温陶瓷材料,可承受7台发动机3000℃尾焰的持续灼烧;冷却系统能在48小时内完成检修维护工作。这些基础设施建设将大幅提升我国地月运输能力。
从一次点火到多次再启动,从"飞出去"到"可控返回",每一步技术进步都建立在对极限工况的充分验证基础之上;面向载人登月等重大工程,关键在于体系能力的稳步形成与持续迭代。以更可靠的动力、更精确的控制和更完善的地面保障为支撑,我国深空运输能力正在向更安全、更高效、更可持续的方向发展。