可复用发射载具

可重复使用发射系统（英语：reusable launch system）是指能够部分或全部回收火箭部件，并重复使用的发射系统。到目前为止，各国已飞行了几种可完全重用的次轨道飞行系统和可部分重用的轨道飞行系统。

第一个可重用轨道飞行载具是航天飞机，但它无法实现“将发射成本降低至低于一次性运载系统”的目标。SpaceX首席执行官伊隆·马斯克表示，如果能够做到像飞机般可重复使用的火箭，那么进入太空的成本将减少至百分之一以下。^[1]

在21世纪，市场对于可重复使用发射系统的兴趣日益浓厚，使数种拥有此技术的太空飞行载具诞生。SpaceX具有可重用第一级推进器、可回收太空舱（天龙号太空船）和一次性第二级推进器的猎鹰九号，太空飞船公司（The Spaceship Company）可重复使用的次轨道太空船2号，和蓝色起源（Blue Origin）具有可回收第一级推进器和太空舱的次轨道新雪帕德火箭。

载具配置[编辑]

现时尚未能证明单级入轨（SSTO）的方法是可行的，而几种可部分重用的两级入轨（英语：Two-stage-to-orbit）飞行器正在使用中或已经达到最后发展阶段。

如果将飞机视为发射载具中的第一阶段，则可以将从飞机发射的消耗性火箭弹归类为可部分重用。使用这种配置的其中一个例子是轨道科学公司的飞马座运载火箭。

降落[编辑]

发射部件/降落燃料重用[编辑]

历史[编辑]

随着20世纪上半叶发明火箭推进技术，太空旅行成为一种技术可能性。

单级可重复使用的太空飞机的早期想法被证明是不现实的，尽管即使第一批实用火箭运载工具（V-2）也可以到达太空边缘，但可重复使用的技术却过于沉重。另外，作为运输核弹头等武器的载具，许多早期的火箭不可能被设计为可回收火箭。多级火箭解决了早期火箭质量效率（英语：Mass ratio）不足的问题。1981年,美国航天飞机问世，这是第一个阶段的可重复使用航天器。

现代可重复使用的轨道飞行器包括X-37和Dream Chaser。

20世纪[编辑]

美国航空航天局（NASA）在1960年代后期开始了航天飞机的设计过程，其愿景是在1970年代使用乘员反激式助推器制造完全可重复使用的航天飞机。这种设计被证明过于昂贵且无法及时开发，因此该设计被缩减为使用可重复使用的固体火箭助推器和消耗性的外槽。^[2]^[3]实践证明，航天飞机在其整个生命周期（1981年至2011年）中要比消耗性的发射系统昂贵得多。

1986年，罗纳德·里根总统（Ronald Reagan）呼吁使用喷气式超燃冲压发动机国家航空飞机（NASP）/ X-30。该项目由于严重的技术问题而失败，并于1993年被取消。^[4]

在1990年代，麦克唐纳·道格拉斯（McDonnell Douglas）Delta Clipper VTOL SSTO提议进入了测试阶段。 DC-X原型展示了快速的周转时间和自动计算机控制功能。

在1990年中期，英国的研究将早期的HOTOL设计演变为前景更为广阔的Skylon设计，该设计仍在开发中。

从商业角度来说，Rocketplane Kistler和Rotary Rocket试图在破产之前制造可重复使用的私人开发火箭。

美国宇航局提出了危险的可重用概念，以取代航天飞机技术，这将在X-33和X-34计划中得到证明，由于成本上升和技术问题，它们在2000年代初均被取消。

21世纪[编辑]

Ansari X Prize竞赛旨在开发私人亚轨道可重复使用载具。许多私营公司与获胜者Scaled Composites竞争，在两周的时间内凭借其可重复使用的太空船1号（SpaceShipOne）两次到达了卡门线 (Kármán line) 。

2012年，SpaceX开始使用实验载具进行飞行测试计划。这些后来导致开发了Falcon 9可重复使用的火箭发射器。^[5]

2015年11月23日，新雪帕德火箭成为第一架通过卡尔曼线(Karman line)（100 km或62 mi）进入太空的垂直起飞/着陆（VTOL）亚轨道火箭，达到329,839英尺（100,535 m），然后返回并使用降落伞降落。^[6]^[7] 在协助将11颗Orbcomm OG-2商业卫星送入低地球轨道之后，SpaceX于2015年12月21日实现了可重复使用轨道火箭级的第一次垂直软着陆。^[8]

猎鹰9号第二次飞行是在2017年3月30日进行的。^[9]现在，SpaceX通常会恢复并重新使用其第一阶段，同时也打算重新使用整流罩。^[10]

截至2020年5月，唯一可操作的可重复使用的轨道级发射系统是猎鹰9号运载火箭和猎鹰重型运载火箭。 SpaceX还正在开发可完全重用的星舰，于2023年4月20日进行了首次轨道飞行测试^[11]

可重复使用发射系统列表[编辑]

公司	载具	国家	轨道类型	状态	备注
蓝色起源	新雪帕德火箭	美国	亚轨道	原型机	研发中；最早2021年使用
ISRO	RLV-TD	印度	亚轨道	计划中	飞行测试成功^[12]
维珍银河	太空船2号	美国	亚轨道	原型机	用于太空旅行
中国航天科技集团	空天飞机	中国	轨道	原型机	研发中；最早2021年使用
中国航天科技集团	长征八号	中国	轨道	研发中	第一级与辅助火箭整体可重复使用
中国航天科技集团	长征九号	中国	轨道	研发中	部分可重复使用
中国航天科技集团	长征十号	中国	轨道	研发中	部分可重复使用
星际荣耀	双曲线二号	中国	轨道	研发中	一级火箭和助推器可重复使用
SpaceX	猎鹰九号	美国	轨道	运行中	第一级推进器和整流罩可重复使用
SpaceX	猎鹰重型	美国	轨道	运行中	中心与侧面推进器和整流罩可重复使用。
SpaceX	星舰	美国	轨道	原型机	全可复用的超重型火箭

参考资料[编辑]

^ Reusability. [November 20, 2019]. （原始内容存档于2020-01-15）.
^ NASA-CR-195281, "Utilization of the external tanks of the space transportation system" (PDF). [2010-05-13]. （原始内容存档 (PDF)于2010-05-13）.
^ STS External Tank Station. Ntrs.nasa.gov. [7 January 2015]. （原始内容存档于2015-04-07）. |url-status=和|dead-url=只需其一 (帮助)
^ Copper Canyon. www.astronautix.com. [2018-06-08]. （原始内容存档于2020-09-20）.
^ Lindsey, Clark. SpaceX moving quickly towards fly-back first stage. NewSpace Watch. 2013-03-28 [2013-03-29]. （原始内容存档于2013-04-16）.
^ Blue Origin Makes Historic Reusable Rocket Landing in Epic Test Flight. Calla Cofield (Space.Com). 2015-11-24 [2015-11-25]. （原始内容存档于2021-02-09）.
^ Berger, Eric. Jeff Bezos and Elon Musk spar over gravity of Blue Origin rocket landing. Ars Technica. [25 November 2015]. （原始内容存档于2020-04-13）.
^ SpaceX on Twitter. Twitter. [2020-04-23]. （原始内容存档于2020-04-13）.
^ SpaceX successfuly launches first recycled rocket – video. Reuters (The Guardian). 31 March 2017 [2020-04-23]. （原始内容存档于2021-02-09）.
^ 存档副本. [2020-04-23]. （原始内容存档于2021-02-09）.
^ Elon Musk. Becoming a Multiplanet Species (video). 68th annual meeting of the International Astronautical Congress in Adelaide, Australia: SpaceX. 29 September 2017 [2017-12-31]. （原始内容存档于2018-03-09） –通过YouTube.
^ India’s Reusable Launch Vehicle-Technology Demonstrator (RLV-TD), Successfully Flight Tested - ISRO. www.isro.gov.in. [2018-09-24]. （原始内容存档于2021-02-09）（英语）.

参见[编辑]

[1] Reusability. [November 20, 2019]. （原始内容存档于2020-01-15）.

[nasaStudy1982-2] NASA-CR-195281, "Utilization of the external tanks of the space transportation system" (PDF). [2010-05-13]. （原始内容存档 (PDF)于2010-05-13）.

[nasaStudy1980-3] STS External Tank Station. Ntrs.nasa.gov. [7 January 2015]. （原始内容存档于2015-04-07）. |url-status=和|dead-url=只需其一 (帮助)

[4] Copper Canyon. www.astronautix.com. [2018-06-08]. （原始内容存档于2020-09-20）.

[nsw20130328-5] Lindsey, Clark. SpaceX moving quickly towards fly-back first stage. NewSpace Watch. 2013-03-28 [2013-03-29]. （原始内容存档于2013-04-16）.

[space20151124-6] Blue Origin Makes Historic Reusable Rocket Landing in Epic Test Flight. Calla Cofield (Space.Com). 2015-11-24 [2015-11-25]. （原始内容存档于2021-02-09）.

[arstechnica20151125-7] Berger, Eric. Jeff Bezos and Elon Musk spar over gravity of Blue Origin rocket landing. Ars Technica. [25 November 2015]. （原始内容存档于2020-04-13）.

[8] SpaceX on Twitter. Twitter. [2020-04-23]. （原始内容存档于2020-04-13）.

[9] SpaceX successfuly launches first recycled rocket – video. Reuters (The Guardian). 31 March 2017 [2020-04-23]. （原始内容存档于2021-02-09）.

[10] 存档副本. [2020-04-23]. （原始内容存档于2021-02-09）.

[musk20170929-11] Elon Musk. Becoming a Multiplanet Species (video). 68th annual meeting of the International Astronautical Congress in Adelaide, Australia: SpaceX. 29 September 2017 [2017-12-31]. （原始内容存档于2018-03-09） –通过YouTube.

[12] India’s Reusable Launch Vehicle-Technology Demonstrator (RLV-TD), Successfully Flight Tested - ISRO. www.isro.gov.in. [2018-09-24]. （原始内容存档于2021-02-09）（英语）.

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