Nos últimos anos, o desenvolvimento de tecnologia de foguetes reutilizáveis ​​tornou-se um tema quente no campo aeroespacial global. Especialmente na área aeroespacial comercial, empresas de vários países estão correndo para desenvolver foguetes reutilizáveis ​​que possam decolar e pousar verticalmente. Nesse processo, a altitude de 10 quilômetros parece ter se tornado um importante “limiar” para verificar a tecnologia de foguetes repetíveis. Seja a SpaceX dos Estados Unidos, o foguete de verificação do Oitavo Instituto, ou o VTVL-1 do Suzaku-3, a altitude de 10 quilômetros sempre aparece repetidamente nos testes.

Então, por que essa altura foi escolhida? O que isso significa para a validação da tecnologia de foguetes repetíveis? Depois de superar esse obstáculo, o caminho a seguir será realmente tranquilo? Hoje passaremos algum tempo falando sobre isso.

A primeira coisa que precisa ser respondida é: o que significa uma altitude de 10 quilômetros? Na verdade, durante o processo de lançamento do foguete, a altura de 10 quilômetros não é um “marco” particularmente significativo. Ainda não atravessou a atmosfera e ainda está na troposfera terrestre. No entanto, para foguetes reutilizáveis, esta é uma altura crucial. Em primeiro lugar, a atmosfera abaixo de 10 quilómetros é mais densa e a resistência do ar é forte. Em tal ambiente, o foguete experimentará uma tremenda pressão e resistência do ar durante a subida e a descida. Isso significa que o sistema de controle de atitude do foguete, o sistema de controle de estabilidade e os equipamentos auxiliares, como lemes de grade, precisam resistir a testes severos. Além disso, o foguete também experimentará “pressão dinâmica máxima” nesta altitude, que é a pressão máxima exercida no foguete pelas forças aerodinâmicas. Este é um dos estágios mais complexos do vôo do foguete, e o foguete precisa permanecer estável durante este estágio para evitar danos ou falhas estruturais. Em segundo lugar, 10 quilômetros é a altura em que o foguete precisa para experimentar mudanças nas velocidades supersônicas e subsônicas durante o vôo. Para foguetes repetíveis, esta também é uma oportunidade para verificar as capacidades de controle “transônico”. A velocidade transônica refere-se ao processo no qual um foguete faz a transição da velocidade subsônica, que é menor que a velocidade do som, para a velocidade supersônica, que excede a velocidade do som. Nesta fase, as mudanças no fluxo de ar causarão enormes distúrbios na atitude e no sistema de controle do foguete. Portanto, uma altitude de vôo de 10 quilômetros pode não apenas testar a resistência do foguete, mas também verificar a estabilidade e a capacidade de controle preciso do foguete em velocidades transônicas. Esta altitude foi escolhida como ponto de teste chave precisamente porque representa um teste de desempenho do foguete em condições extremas.

Então, o que significa completar este voo de 10 quilômetros? Pode-se dizer que marca um grande avanço na tecnologia de foguetes. Em primeiro lugar, o retorno do foguete e o pouso bem-sucedido em tal altitude significam que ele possui capacidades básicas de reutilização. Como enfatizou a equipe de design do Zhuque-3 da China, este sucesso de vôo mostra que os componentes principais do foguete, como o motor e o leme da grade, podem se ajustar com precisão e permanecer estáveis ​​durante o processo de retorno. No entanto, a conclusão bem-sucedida deste teste de alto nível não significa que não haja obstáculos pela frente. Embora o voo de 10 quilômetros tenha verificado a adaptabilidade e capacidade de controle do foguete em alguns ambientes complexos, ainda está longe de ser um verdadeiro voo em nível orbital. Em altitudes mais elevadas, os foguetes precisam enfrentar desafios mais severos, especialmente as altas temperaturas e velocidades extremamente altas durante a reentrada na atmosfera. Para a tecnologia de foguetes repetíveis da China, o sucesso do voo de 10 quilómetros significa mais que a verificação da tecnologia entrou numa fase crítica. A tecnologia de decolagem e pouso vertical do foguete já alcançou resultados preliminares, mas o que precisa ser resolvido no futuro é como conseguir a recuperação vertical em altitudes mais elevadas e lidar com o enorme calor e energia cinética gerados durante a reentrada. Por exemplo, como proteger eficazmente contra a alta temperatura gerada ao reentrar na atmosfera; por exemplo, como melhorar ainda mais a precisão de pouso do foguete e o controle de velocidade; e, por exemplo, como tornar a estrutura do foguete leve o suficiente, mas forte o suficiente para lidar com a perda por fadiga de usos múltiplos, etc. Esperamos que, à medida que a tecnologia amadurece e o número de voos aumenta, esses problemas sejam gradualmente resolvidos.

Quando se trata do desenvolvimento e da situação atual da tecnologia de foguetes repetíveis do meu país, um ponto que não pode ser ignorado são as conquistas da SpaceX. A SpaceX está comprometida com o desenvolvimento de foguetes reutilizáveis ​​desde o início dos anos 2000 e conseguiu com sucesso a recuperação vertical do foguete pela primeira vez em 2015. Desde então, a SpaceX completou muitas vezes a recuperação e reutilização de foguetes de classe orbital, mudando completamente a estrutura de custos da indústria aeroespacial. Em contraste, a tecnologia de foguetes repetíveis da China começou tarde. Embora progressos significativos tenham sido feitos nos últimos anos, ainda existe uma certa lacuna em relação à SpaceX. Tomando como exemplo o Zhuque-3 VTVL-1, o teste atual da China ainda está na fase de decolagem e pouso vertical a uma altitude de 10 quilômetros, enquanto a SpaceX já alcançou a recuperação marítima e a reutilização de foguetes de classe orbital. No entanto, isto não significa que a China Aerospace não tenha possibilidade de recuperar o atraso. A China investiu muitos recursos na investigação e desenvolvimento de tecnologia aeroespacial nos últimos anos e alcançou grandes avanços em muitos testes. Do ponto de vista temporal, o processo prático dos foguetes reutilizáveis ​​da China pode levar cerca de 5 a 10 anos para atingir o nível atual da SpaceX. Contudo, a enorme procura do mercado da China e o investimento das empresas privadas na inovação tecnológica irão reduzir ainda mais esta lacuna.

Em suma, o teste de voo de 10 quilómetros não é apenas um passo importante na verificação técnica, mas também a pedra angular da futura exploração aeroespacial. Embora o meu país tenha começado tarde neste campo, com investimento contínuo e acumulação de tecnologia, espera-se que num futuro próximo alcance a SpaceX e inicie a nossa própria era de aeroespacial reciclável.