马斯科很了不起,努力研发可回收火箭,不过很多次都失败了,说明他那个让长长的火箭直立回收的方案还是有问题,需要改进。问题在最后接地那一步,撞地那火箭肯定不行,掉水里虽然撞击程度小多了,可是由于火箭发射后温度很高,入水突然冷却,也会出问题,航天飞机固体火箭推进器就是这样回收的,几次就不能用了。然而战斗机在航母上高速着舰,但用拦阻索减速后,多次重复起飞一点问题都没有,所以用大型柔性网回收是最靠谱的。
航天飞机长56米自重68吨,有两个固体火箭推进器,每个自重90吨长45.5米。回收序列从高空空压开关运行开始,触发端头罩推力器,抛除端头罩,放出引导伞。端头罩分离预定高度4786米,约在分离218秒后。直径3.5米的引导伞拉动连接切割刀的系索,切断减速伞的固定环带。引导伞拉出减速伞包悬挂带,使之从原位置展开。十二根长32米的悬挂带伸开后,直径16.5米的减速伞打开。减速伞可承受约143吨重量,自重544kg。减速伞展开后,SRB呈尾端在下状态。在预定高度1676米,SRB分离243秒后,低空空压开关打开,锥台体分离,减速伞将锥台体拉离SRB。主伞悬索从位于锥台内展开,全长62米,接着三个主伞展开,一段时间延迟后,主伞收束绳断开,主伞张开至原始尺寸。每个伞直径45米,承重88吨,自重988kg。锥台体分离20秒后,喷管延伸部分离。
假设我们要回收的火箭重量也跟航天飞机固体火箭推进器类似自重在90吨左右,那么我们可以在伞边缘安放减速勾。三个伞张开估计半径在60米以上。那么减速网网眼40米,保证火箭减速伞上的勾子能够勾到网索。网索由高强度凯夫拉纤维做成,目前凯夫拉纤维强度已经到3.5GPa,就是说一平方厘米截面的凯夫拉纤维索,可以承受35吨拉力。一条直径4厘米的凯夫拉纤维索足够拉得起440吨的重量。战斗机在航母上减速的加速度高达4个g,运载火箭返回时会有加速度5g左右的大气阻力减速。那么火箭回收时承受0.5个g的加速度应该没问题。对于90吨的火箭,如果以0.5个g的加速度减速,那么需要的拉力是135吨,直径4厘米的凯夫拉纤维索足够完成任务了。
由于受到大气阻力的作用,飞船在进入大气层以后,速度会迅速下降。到距离地球表面约15公里时,飞船速度由超音速下降到亚音速,稳定在200米/秒左右。当返回舱下降到距地面大约10公里的高度时,返回舱自动打开伞舱盖,引导伞打开后,再拉出减速伞。为了减少开伞冲击力,减速伞还特意设计为两级充气,分两次打开,使返回舱的速度下降到80米/秒左右。减速伞工作16秒钟后,与返回舱分离,同时拉出主伞。主伞也采取两级充气的方法,先张开一个小口,然后慢慢地全部张开,使返回舱的下降速度逐渐由80米/秒减到40米/秒,然后再减至8米-10米/秒。
在海面回收可用高速双体船,双体船Francisco可以以58节(约为30米/秒)高速来回穿梭于南美洲的拉普拉塔河。 这艘排水量达到1516吨,船体由两个修长的铝质船体以及中央桥身组合而成;每个船体舱室分别配置了一台与波音747上大致的59000匹 GE LM2500 燃气涡轮机,两台发动机通过7:1变速箱驱动着两个LJX1720 SR推进器,推动这艘可容纳上千人的超级双体船以每小时108公里的时速疾航行。回收火箭的双体船长200米,宽150米,不过中间没有很多东西,主体结构只是船前船后四根100米高的柱子。船体总重不超过5000吨。若火箭以10米/秒速度下降,双体船有800秒时间追到飞船落点。如果双体船速度30米/秒,那么800秒内可移动24公里,相对目前飞船降落1-4.8公里的精度,高速双体船追到飞船落点的保险系数很大。相对于回收飞机的航母,这双体船是用于回收火箭或航天器的,所以称为航爹。
如果要建高塔把网撑起来,那么假设火箭如航天飞机那样抛掉燃料箱,火箭长度不超过航天飞机长度56米,减速距离10米,塔高至少66米,再加上网子某种程度下垂,和船体高,总高度100米是需要的。这在技术上也没什么困难,深水钻井平台海洋石油981井架高度就有136米。船上4根柱子顶端架起网眼50米的凯夫拉纤维网。纤维网可前后左右移动,用激光测距仪监控火箭位置。箭速伞外沿放出四个小伞,拉开四个减速勾。勾线强度保证任何一个勾勾住减速网都能保证火箭减速。当火箭穿网过后,减速降落伞上边缘的减速勾被拉住,用类似航母拦阻索的机构令火箭以0.5g加速度减速。火箭箭体碰上纤维网也没关系,因为纤维网是弹性软的,在被减速勾勾住前不处于张紧状态,碰上火箭可以滑开,不会损坏火箭。由于火箭是尾部被拉住,就像航母上飞机着舰一样,不象猎鹰火箭那样直立下坐,风一吹歪就会回收失败,保证回收成功率将大大增加。