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中國航天大跨越：火箭無毒化，回收后還能第二次發(fā)射

在長征三號乙改二火箭成功在近日將第44顆北斗導航衛(wèi)星發(fā)射入軌之后，成功執(zhí)行100次發(fā)射任務的長征三號甲系列運載火箭已經(jīng)用實績證明，自身"中國火箭一哥"的地位無可撼動，在未來很長一段時間里，"高分"、"北斗"、"風云"等重要的衛(wèi)星系統(tǒng)仍舊要依靠它來進入空間軌道。

但即便性能夠用，發(fā)揮穩(wěn)定，長三甲系列運載火箭始終有一個問題難以解決：它的助推器、第一級和第二級火箭發(fā)動機所使用推進劑均為"毒上加毒"的偏二甲肼+四氧化二氮，二者均是劇毒的致癌物。

圖為發(fā)射中的長征三號甲火箭，噴射出的黃煙為四氧化二氮殘留物，有劇毒和強腐蝕性。

具體而言，偏二甲肼和四氧化二氮在常溫下即可保持液態(tài)，不需要低溫儲存；其次，二者接觸不需點火即可劇烈燃燒，這些特性使得偏二甲肼和四氧化二氮成為了最適合運載火箭使用的推進劑組合——前提是不考慮他們對人體的劇毒性質。

在從火箭燃料儲箱導出之后，減壓的四氧化二氮就難免在空氣中分解為二氧化氮，這就是長征二號/三號系列火箭"黃煙"的來源，而二氧化氮的劇毒性和強腐蝕性可謂眾所周知。

圖為長征系列運載火箭殘骸墜地后冒出的黃色有毒煙霧。

但比起有強烈刺激氣味的四氧化二氮，無味無色的偏二甲肼顯然要更加隱秘，且更加致命：它能直接透過皮膚吸收進入人體，還能和空氣反應生成對肝臟劇毒，能滲入土壤和地下水的二甲基亞硝胺。

當然，考慮到"毒發(fā)"對自然環(huán)境和發(fā)射路徑上居民身體健康的不可逆轉危害，中國航天已經(jīng)開始研發(fā)無毒無污染的液氧/煤油和液氧/液氫系列火箭發(fā)動機，長征五號就是其中的代表之一。

圖為試車中的YF-100液氧煤油火箭發(fā)動機，該機和下一代中國運載火箭息息相關。

但時至今日，無論是兩發(fā)全中的長征七號，還是成功失敗各一的長征五號，這兩款運載火箭暫時都沒有宣告成熟，這也正是筆者在本文開頭稱長征三號甲系列運載火箭仍舊要"挑大梁"的原因。

但反過來說，除卻保護周全的發(fā)射場地之外，"毒發(fā)"火箭的殘骸依舊是懸在發(fā)射航線區(qū)居民頭頂上的一把"達摩克里斯之劍"，就沒有兩全其美的解決方法么？

圖為航天大會上展示的中國可回收復用火箭路線圖。

俗話說得好，"他山之石，可以攻玉"。既然美國SpaceX的"獵鷹"系列運載火箭可以運用柵格舵、節(jié)流再點火等技術精準控制火箭落點，甚至在茫茫大海當中準確落在回收平臺船的甲板上，那長征三號系列等"毒發(fā)"火箭也一樣可以應用該技術——不求火箭的助推器、子級等部件能夠平穩(wěn)落地，至少能夠控制毒性強烈的它們在遠離人口稠密地的指定著陸區(qū)"安全銷毀"，也算是航天發(fā)展和環(huán)境相容共存的體現(xiàn)。

圖為航天大會上展示的鈦合金柵格舵樣品。

除卻單純的環(huán)境保護之外，更重要的還在后頭：若中國航天能夠在現(xiàn)役成熟火箭上"玩轉"姿態(tài)控制技術、發(fā)動機再節(jié)流點火技術等"罩門"，那么中國航天距離掌握真正的可回收復用運載火箭技術也就只有一層窗戶紙的障礙：在SpaceX依靠著可回收復用火箭的低價和高可靠性得以橫霸商業(yè)航天發(fā)射市場的今天，可回收復用技術已經(jīng)完全擺脫了"花拳繡腿"的刻板印象，可以說它就是人類航天騰飛的下一個臺階。而中國航天若能至此一步一個臺階地扎實追趕，留給"長征"系列火箭的市場依舊無比開闊。