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国内首次！液体火箭发动机实现重复使用_我的网站

那年花开月正圆

一 |

美国东部时间3月8日的下午，美国佛罗里达州的居民亚历杭德罗·博特罗（Alejandro Otero）正在外旅游，而他独自在家的儿子打来的一通电话，让他不得不提前终止了这次旅行。当天下午2:34，一个从天而降的不明物体，突然砸中了他们位于那不勒斯市的房子。该物体击穿屋顶，穿过了两层楼，砸入了地板里。

【环球时报综合报道】《环球时报》记者9月14日从中国航天科技集团六院处获悉，由航天科技集团六院西安航天动力研究所自主研究设计的某型液氧煤油发动机实现重复飞行试验验证，该型发动机作为某飞行器主动力装置参加首飞试验后，经检测维护，顺利完成了重复飞行试验，这也是国内首次实现液体火箭动力的重复使用。

二 | “当时发出了十分巨大的声音，（这个物体）差点就砸到我儿子了。”博特罗在接受当地媒体WINK News的采访时说道。

对房子的损坏

图源：WINK News接到儿子电话后，博特罗的第一反应是陨石砸中了自己的房子。但当他回到家，将这个物体从地板下取出来后，他发现这个 “天外来物”更有可能是人造的。“从顶部形状可以看出来，它最初应该是圆柱形的物体，在穿过大气层时，顶部金属在燃烧中融化。

三 | 自由进出太空，是航天运输系统后续发展的主要方向，发展可重复使用航天运载器则是实现自由进出太空的关键环节。

四 | 近年来，随着美国“猎鹰9号”火箭重复使用的成熟应用，各国已经掀起新一轮重复使用技术的发展热潮。” 博特罗说。而液体火箭发动机作为航天运载器的主要动力装置，具有功能全、性能高、任务适应强、技术难度大、研制周期长等特点，也是航天运载器最复杂的产品之一，其可重复使用成为实现航天运载器重复使用必须突破的关键技术之一。

该“天外来物”样貌

图源：WINK News

此次“高空抛物”，最大的嫌疑来自地球上空约400千米的国际空间站（International Space Station）。据介绍，该型液氧煤油发动机作为我国新一代运载火箭的主要动力装置，具有高性能、大推力、无毒无污染等优点。

国际空间站

图源：NASA空间站丢的故事可能得从2018年10月的某天讲起。该发动机从设计之初，部组件方案及总体布局按多次工作的要求开展论证，地面研制试验实现了单台发动机不下台重复试车8次。那天，美国航空航天局（NASA）宇航员尼克·黑格（Nick Hague）和俄罗斯宇航员阿列克谢·奥夫奇宁（Aleksey Ovchinin）本该在哈萨克斯坦乘着俄罗斯“联盟号”（Soyuz）运载火箭启程，前往国际空间站。然而，可重复地面试车并不代表着发动机可以适应可重复使用。液体火箭发动机可重复使用还需要突破多次起动、低入口压力快速起动、大范围推力调节、状态评估检测及健康管理、快速简化处理、高温组件结构抗疲劳寿命评估及延寿、全任务剖面复杂力热环境预示及控制等关键技术。然而，火箭在起飞不久后，助推器失灵，没能成功进入轨道，两位宇航员只能返回地面，没有按计划到达国际空间站。黑格此次前往国际空间站的任务之一是帮助空间站升级电力系统。

五 | 据了解，该型发动机于2021年作为某飞行器主动力装置参加首飞试验，经检测维护后参加本次重复飞行试验任务。据公开报道，2021年7月16日，由航天科技集团一院研制的亚轨道重复使用演示验证项目运载器在酒泉卫星发射中心点火起飞，按照设定程序完成飞行后，平稳水平着陆于阿拉善右旗机场。

六 | 今年的8月26日，该升力式亚轨道运载器的重复使用飞行试验获得圆满成功。飞行试验采用的运载器经健康检测维护后，在酒泉卫星发射中心再次点火垂直起飞，按照设定程序完成亚轨道飞行，平稳水平着陆于阿拉善右旗机场，成功实现我国亚轨道运载器的首次重复使用飞行。据介绍，此次完成重复飞行试验的液氧煤油发动机从一次飞行使用到两次飞行使用这一小步的意义非凡，它为后续我国开展更大推力的可重复使用液氧煤油发动机研制积累了宝贵经验、探索了道路，标志着中国航天液体动力可重复使用实现了从零到有的突破，迈出了坚实的一大步。他会到空间站外进行太空行走，帮助换掉原来的镍氢电池，并安装新的锂离子电池。可惜黑格并没有按时到达空间站。

七 | 但问题是，第一批锂离子电池已经由日本的HTV货运飞船运送至了国际空间站。

八 | （樊巍党锋刚王飞）

。原本的计划是，被这一批锂离子电池替换的旧镍氢电池，用同一艘HTV货运飞船带走。但由于黑格没能登上空间站，NASA只好暂时取消此次换电池的太空行走任务，将锂离子电池留在空间站，等待下一个能执行该任务的宇航员到来。

九 | 这艘HTV货运飞船也只能直接离开，并未带上镍氢电池。由于每艘飞船的载货量都是固定的，所以HTV货运飞船没办法一次性带走两倍数量的旧电池。于是，随后每一次HTV货运飞船运来新一批的锂离子电池，都会带走上一批替换下来的旧镍氢电池，直到2020年最后一艘HTV货运飞船离开国际空间站。

十 | 但这时，空间站上还剩下最后一批镍氢电池没有带走。这个装有九块旧镍氢电池的货物托盘，编号为EP9，总重量相当于一辆大型SUV。

最后一艘HTV运载飞船载着镍氢电池离开空间站

图源：NASA

后来，日本开始改用新的运载飞船，所以不再会有HTV运载飞船来到国际空间站了。而其它运载飞船的设计，比如SpaceX的龙飞船（Dragon），没有办法装下EP9将其运走。

十一 | 换句话说，只有HTV货运飞船，才能运走EP9，但HTV已经不会再来了。国际空间站的每寸空间都很宝贵，EP9这样的大物件，自然不能一直留在空间站上。于是NASA做了一个决定，它们计划直接丢掉EP9——这也是国际空间站丢弃过的最大太空垃圾（space debris）。2021年3月11日，当国际空间站运行至中美洲以西太平洋上空约418千米处时， NASA的地面控制人员操控国际空间站上的机械臂，将EP9从空间站上释放，丢入了太空。当时NASA表示，EP9将会绕地球漂浮2至3年，然后坠入大气层，并在其中完全燃烧。空间站丢弃EP9

图源：NASA

大约三年后，在今年的3月8日，EP9终于完成了它在太空的旅程，在墨西哥湾的上空一头扎进地球大气层，开始剧烈燃烧。

十二 | 欧洲空间局（ESA）的“太空垃圾和独立安全办公室”（Space Debris and Independent Safety Offices）密切跟踪着EP9随后的动态。ESA表示：“电池的总质量估计为2.6吨，其中大部分可能在重返大气层期间燃烧殆尽。虽然有些部分可能会落到地面上，但伤亡风险（人员被击中的可能性）非常低。”而最后的结果大家已经知道了，EP9其中一块碎片并没有在重返大气层的过程中完全被烧掉，也并没有直接落入墨西哥湾，而是落向了旁边的佛罗里达，最终击中了亚历杭德罗·博特罗的房子。为了确认击中博特罗房子的物体就是EP9的碎片，NASA与博特罗取得了联系，将该物体送到了NASA位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心。

十三 | 通过分析该物体的尺寸、特征和材料，并将其与EP9上的硬件相对比，NASA最终确定，该物体是EP9上的一根支柱，用于将电池固定在货物托盘上，由铬镍铁合金制成，重 0.7kg，10cm，直径 4cm。

该物体与完好支柱对比

图源：NASA

太空里全是垃圾

被国际空间站扔入太空的EP9，只是众多太空垃圾的一个。人类越来越频繁的太空活动，也让太空垃圾越来越多。根据ESA的数据，截至2023年10月6日，人类已经成功向太空发射了约6500枚火箭，在地球轨道上放置了约16990颗卫星，尚在工作的有9000颗。而停止工作的卫星、火箭推进器、航天器和空间站丢弃的物件……充满了地球上空的轨道，成为了太空垃圾。

十四 | 目前，仅美国“空间监视网”（Space Surveillance Network，SSN）定期跟踪的太空垃圾数量就约为35150，而实际太空垃圾数量只会更多。

截至2016，太空垃圾的增长

图源：ESA

这些太空垃圾的积累让地球上空变得越来越拥挤，为以后和当下的太空任务造成了很多困扰。国际空间站就曾多次为避开太空垃圾，而调整轨道。至于太空垃圾对地面的影响。ESA表示，大约每一周就会有一个较大的空间物体通过大气层冲入地球，不过大部分碎片在到达地面之前就已经完全燃烧了。大多数航天器、运载火箭和运行硬件的设计都是为了尽量让其在大气层中完全燃烧，从而降低相关风险。但此次EP9事件告诉我们，太空垃圾也可能会威胁地面。事实上，这已经不是第一次太空垃圾砸向地面，并威胁人身安全的事件了。据《纽约时报》（The New York Times）报道，1969年，苏联航天器的碎片击中了西伯利亚海岸附近的一艘日本小船，造成 5 人受伤。据福克斯新闻（Fox News）、ABC新闻（ABC News）等多家媒体报道，1997年，美国俄克拉荷马州的一位居民也曾被火箭的碎片击中过肩膀。不过，大家也不用过于恐慌，毕竟被太空垃圾击中的概率非常非常小，而且世界各国也在积极尝试太空垃圾的清理办法，如英国2018年就开始部署“清除碎片”系统，相信未来我们可以还太空一个干净的环境。

参考文献

[1]https://blogs.nasa.gov/spacestation/2024/04/15/nasa-completes-analysis-of-recovered-space-object/[2]https://images.nasa.gov/details/iss064e041512[3]https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/Reentry_of_International_Space_Station_ISS_batteries_into_Earth_s_atmosphere[4]https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/About_space_debris[5]https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/Space_debris_by_the_numbers[6]https://arstechnica.com/space/2024/04/trash-from-the-international-space-station-may-have-hit-a-house-in-florida/2/[7]https://www.scientificamerican.com/article/space-junk-from-the-international-space-station-may-have-struck-a-home-in/[8]https://arstechnica.com/science/2018/10/a-soyuz-crew-makes-an-emergency-landing-after-rocket-fails/[9]https://www.nytimes.com/1969/07/05/archives/soviet-space-debris-hits-japanese-ship-injuring-5.html[10] https://www.nature.com/articles/s41550-022-01718[11]https://www.foxnews.com/science/woman-hit-by-space-junk-lives-to-tell-the-tale[12]https://abcnews.go.com/Technology/story?id=98700&page=1

撰文：冬鸢

审校：clefable

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十五 |

Current article:http://www.chenzhuaigecoupuhongyuntuizei.sbs/nx9/20260826/1168029.xls

Published on:06:14:11

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