韩国将正在开发的复用火箭从液氧煤油改为液氧甲烷燃料,韩国KASA(KASA)于12月22日表示,针对下一代运载火箭提前实现可重复使用化的方案,其项目计划适当性重新审查结果已完成审议并获得通过,确定将以甲烷推进剂为基础,研发可重复使用运载火箭。该方案的总项目经费确定为2万2920.9亿韩元(约16亿美元),较原计划增加2788.5亿韩元(约两亿美元)。新增预算中的大部分资金将用于:甲烷推进剂相关的试验设施建设和可重复使用关键核心技术的研发在任务进度方面:首次发射(发射用于验证月球轨道注入性能的验证卫星)将从原计划的2030年推迟至2031年;第二次发射(发射月球着陆器 PFM〔原型飞行模型〕)将从2031年推迟至2032年;第三次发射任务(发射月球着陆器最终型号)仍维持在2032年不变。韩国目前拥有的“世界”号(Nuri)运载火箭只能将 1.5~2 吨级卫星送入近地轨道,无法将卫星送入距地 3.6 万公里的地球静止轨道(GEO)。而地球静止轨道是衡量运载火箭能力的重要分水岭——通信、广播、气象卫星的核心轨道,军用通信卫星也主要部署在此,因此直接关系到国家安全。韩国现有的 GEO 卫星以“千里眼”气象卫星为代表,但尚无法依靠国产运载火箭发射。韩国下一代运载火箭的最初方案,原本就是以“猎鹰9”那样的可重复使用运载火箭为目标,但在预研阶段判断认为,稳定获得中大型运载火箭能力极其重要,因此将项目分为当前项目与后续项目两阶段。计划是在 2032 年前开发基于煤油的分级燃烧循环中大型运载火箭和部分可重复使用技术,之后再通过其他项目实现系统级重复使用。不过KASA主张改用甲烷推进剂,并直接开发可重复使用运载火箭,目标是 2035 年将运输成本降至每公斤 2500 美元(约 350 万韩元),以此支撑 6G、卫星互联网等下游产业。不少韩国专家对KASA的方案持怀疑态度,担心过度押注甲烷可重复使用技术,反而拖慢中大型运载火箭进度。虽然多数专家认同甲烷发动机的技术优势:推力比煤油高约 10%、燃烧更清洁、几乎不积碳,更适合重复使用但反对者指出:甲烷技术难度高、韩国甲烷发动机经验不足,目前韩国掌握的甲烷发动机规模仅 3 吨级,甲烷密度低,需要更大的低温储罐,现有基础设施均基于煤油地理条件也被认为是韩国推进可重复使用运载火箭的天然劣势。SpaceX 能在开阔海域回收一级助推器,而韩国:东侧是日本列岛,南侧是琉球及密集岛屿主流方案是:一级助推器在经过琉球前逆推返航,于济州岛南部与琉球之间海域由驳船回收,但这样需要消耗更多燃料,使得有效载荷下降,还涉及国际协调与安全问题,海上回收维护成本高KASA为了防止推进剂浪费,目前考虑的方法是在火箭飞抵琉球之前,在济州岛南部与琉球之间的海域回收一级助推器。该方案中,一级火箭几乎进行垂直飞行后分离,分离后的二级火箭与地面形成约30至40度 的夹角,自然地进行水平机动,从而进入目标轨道。这种级间分离方式虽然与“世界号”(Nuri)火箭相似,但其独特之处在于:它选择了一种“少用一级、多用二级”的轨迹。即一级火箭在发射点附近上空停留后坠落,而进入轨道的动力全由二级火箭产生。KASA认为,尽管存在诸多困难,但这种技术完全可以实现。KASA相关人士表示:“从初步设计阶段开始,为了不让火箭掉落在琉球等地,我们就重新计算了一、二级助推器的推进剂装载量,并制定了事业计划变更案,以便在技术上控制落点。这类似于猎鹰9号(Falcon 9)在无人船上着陆的方式,即在琉球之前通过无人船回收分离的助推器。”他还补充道:“我们将把‘世界号’使用的火药分离方式改为猎鹰9号的‘推杆(Push Rod)’方式,以提高重复使用性。”所谓“推杆”方式,是指利用压力或机械装置平稳地推开级间段进行分离的方法。也有指责认为,KASA的方案没有考虑到“技术发展阶段”。以 SpaceX 为首,以及俄罗斯、中国等,都是遵循“消耗型火箭 → 一级助推器可回收的部分重复使用火箭 → 二级助推器也可回收的完全重复使用火箭”的技术路径,最终目标大多定为完全重复使用。专家们指出,KASA将最终目标设定为像猎鹰9号那样的“部分重复使用火箭”,这是一个问题。要实现向完全重复使用火箭的转型,设计理念、火箭材料、功能等必须有根本性的不同,还需要通过制造工艺革新来降低成本,而这些思考在KASA的方案中并未体现。SpaceX 在开发重复使用火箭的过程中,致力于制造工艺革新,如开发基于 3D 打印的材料、最大程度减少焊接等,以此降低成本。目前,SpaceX 正在开发完全重复使用火箭“星舰”(Starship)。一位熟悉下一代运载火箭开发事业情况的韩国专家表示:“如果不做彻底准备,开发重复使用火箭反而会导致亏损。在‘世界号’的技术成熟度仅为 4 分(满分 10 分)的情况下,主张通过运载火箭确保经济性,只有在技术成熟度达到一定高度时才可行。”另一位专家则直言,KASA的方案无法验证火箭的“重复使用性”。他尖锐地指出:“KASA方案中包含的发射任务全部以‘消耗型’方式运行,并未包含‘重复使用火箭的试飞’。要在下一个事业阶段才进行首次重复使用试飞,这令人担忧:名义上标榜重复使用,实际上却作为消耗型结束,最终开发出的是未经验证的‘半吊子’火箭。”


