攻克集束式分離技術！長征七號甲復飛成功，回收複用火箭再進一步
時隔不到一年時間，長征七號甲遙二火箭一掃遙一任務失利陰霾於本月12日1時51分在海南文昌發射場成功復飛，火箭搭載的由航天科技五院用時8個月研製的試驗九號衞星順利進入預定軌道。
在長征系列新一代無毒無污染火箭中長征七號甲是一款極具特色的產品，該火箭採用三級半構型，火箭總高60.13米刷新了我國火箭的高度紀錄，甚至比長征五號大型運載火箭還要高出一頭。
從結構上看長征七號甲是長征三號甲系列火箭芯三級與長征七號的融合產物，芯一級是3.35米直徑液氧煤油箭體，配置2台YF-100液氧煤油發動機，捆綁四枚2.25米直徑助推器，每枚助推器配置1台YF-100發動機，起飛級總計6台YF-100發動機，起飛推力約700噸，芯二級與長征七號一樣也是液氧煤油級，配置4台YF-115發動機，芯三級則是長征三號甲系列的芯三級，配置2台YF-75氫氧發動機，火箭起飛質量573噸。
需要指出的是為了能夠容納新加入的芯三級，芯二級與整流罩尺寸都有一定程度的壓縮。
作為一款三級半構型火箭其主要目標當然是高軌軌道，在長征七號甲成功之前我國地球同步轉移軌道發射主要依靠長征三號甲系列火箭，其運力區間是2.6至5.5噸，然後就是長征五號的14噸。
隨着高軌衞星日趨大型化，長三甲系列也日益難堪重任，長征五號運力又太高有殺雞用牛刀之嫌，在成本上不合算，受限於此我國高軌衞星發射質量曾長期被限制在5.5噸以內。長征七號甲的成功則一舉彌補了這一缺憾，其地球同步轉移軌道運力可達7噸，能夠有效銜接長征三號甲系列與長征五號之間的運力空白。
據航天科技集團官方披露，長征七號甲發射訂單已經排期至2025年，每年發射量在3到5發，對於高軌火箭而言是當之無愧的勞模，由此可見我國大噸位高軌衞星的發射需求有多麼迫切。
7噸地球同步轉移軌道運力意味着還可以增加上面級，由上面級將衞星直接送入地球靜止軌道，而無需衞星自身消耗燃料抬升軌道或者消除軌道傾角，對於衞星壽命的延長大有裨益，此種發射被稱為“零傾角衞星發射”。
優異的高軌運力還意味着深空探測戰線又多了一支生力軍，長征七號甲直送地月轉移軌道運力有望達到4.8噸，比長征三號乙改二型多出整整1噸，在月球探測任務中可以發射大質量繞月探測衞星，也可以發射小型貨運飛船，服務環月軌道空間站的物資補給。
2028年我們還有火星無人採樣返回任務，原本計劃由一枚長征五號+一枚長征三號乙火箭聯合實施，現在看來長征七號甲完全可以取代長征三號乙，使得采樣飛船規模可以進一步擴大，任務靈活性更強。除此之外，小行星探測器也可選擇長征七號甲發射。
日前，航天科技六院院長劉志讓披露，航天科技集團已經策劃由新一代運載火箭替代常規推進劑運載火箭的更新換代策略，到2025年新火箭發射佔比達到50%，2030年這一比值要達到100%，結合長征七號甲到2025年每年三至五次發射任務看，取代長征三號乙已經是大勢所趨。
長征七號甲除了運力出眾，還有一個特色就是率先應用了起飛級集束式分離技術，以往捆綁助推器的火箭通常是先分離助推器，再分離芯一級，長征七號甲則是將助推器與芯一級作為一個整體分離，相當於是一個“大一級”，為什麼要這麼做呢？主要有兩個原因：
首先是便於控制火箭殘骸落區，再就是為垂直回收複用火箭長征-8R積累技術經驗。
為了攻克垂直回收複用火箭技術航天科技集團也早有佈局，並付諸實施：
2018年9月7日，在海洋一號C衞星發射任務中長征二號丙火箭整流罩搭載“歸燕一號”分立體再入測量與翼傘歸航系統進行再入回收測試，實現整流罩可控落點精準回收；
2019年7月26日，長征二號丙火箭在遙感三十號05組衞星發射任務中首次在芯一級箭體上安裝柵格舵，成功實現該級箭體的定點下落，在有效控制殘骸落區基礎上進一步探索了火箭回收技術；
2019年11月3日，長征四號乙火箭在高分七號衞星發射任務中再次應用柵格舵裝置，又一次完成芯一級可控落點下落任務；
2020年9月27日至28日，航天科技一院成功實施孔雀飛行器非程序制導控制技術飛行演示驗證；
2020年12月16日，長征八號運載火箭首飛，芯一級YF-100液氧煤油發動機順利實施推力節流控制，在提高火箭性能的同時，為垂直回收複用火箭再打通一關。
據中科院院士姜傑披露，長征八號預計將在今年完成垂直起降關鍵技術的演示驗證。
這種演示驗證類似獵鷹九號蚱蜢或者F-9R的飛行試驗，按照既定規劃參與試驗的箭體並非來自長征八號，而是由長征七號二子級改造的箭體參與垂直起降關鍵技術演示驗證，該子級配置的YF-115是我國另一款具備變推力功能的液氧煤油發動機，而長征七號二子級配置有4台此款發動機非常適合實施此項試驗。
加上剛剛復飛成功的長征七號甲應用的集束式分離技術，總計有五款長征系列火箭參與到垂直回收關鍵技術攻關任務中，除了航天科技八院的長征四號乙，其餘四款火箭的終極目標都是為長征-8R垂直回收複用運載火箭的研製任務鋪路。
長征-8R是在長征八號基礎上升級而來，採用兩助推+芯一級集束式垂直回收方案，選擇該回收方案的原因有兩點，首先只需一套回收裝置即可實現3套箭體模塊回收，經濟性更佳，該型火箭在重複使用三次之後即可抵消由複用需求產生的附加費用成本，通俗點説就是複用三次即可保本，三次之後發射報價將顯著降低。
另外一個原因就是發動機的深度節流變推力問題，我們現在並沒有現成的深度變推發動機，那麼能不能依託現有動力產品實現火箭的垂直回收呢？
長征八號總師宋徵宇指出，我們的回收跟SpaceX、藍色起源不太一樣，他們的火箭是慢慢地倒車入庫，而我們的回收則是漂移入庫。
長征-8R起飛級配置的YF-100液氧煤油發動機可以在75%至100%之間實現推力調節，但這其實並不夠，因此我們採用集束式方案回收，增大箭體回收重量，就可以抵消發動機深度變推問題。
這也是一箭雙鵰的事情，集束式回收一方面最大限度回收起飛級箭體，另一方面也減輕了發動機變推壓力。
來看看長征-8R起飛級是怎麼漂移入庫的，主要包括上升段、滑行調姿段、動力減速段、氣動減速段、垂直下降段五大階段。
上升段：起飛級點火升空、助推器與芯一級先後關機，結束上升段進入滑行調姿段；
滑行調姿段：通過佈置在助推器頂部的RCS姿控噴管實現姿態控制；
動力減速段：當下落速度明顯加快，在即將進入稠密大氣層時發動機點火制動減速，同步進行彈道軌跡修正以確保落點精度；
氣動減速段：發動機關機後進入氣動減速段，此一階段主要利用火箭底部平板結構與大氣摩擦減速，同時柵格舵參與姿態控制；
垂直下降段：當抵達指定高度與速域後發動機再次開機制動減速並進行節流控制，同步展開着陸機構，直至着陸。
長征-8R預計到2025年可實現起飛級垂直回收複用，而這只是第一步，按照計劃長征七號甲也將更換為性能更優的YF-100K泵後襬液氧煤油發動機，芯二級更換為YF-100M發動機，加之該箭原本就應用了起飛級集束式分離技術，先天具有回收複用潛力，只要有需求也可以複製長征-8R回收方案。
同一時期我們還在推進近地軌道運力超過70噸的新一代載人火箭，它將於5年內首飛，該型火箭後續也將具備起飛級垂直回收複用功能。
針對進入空間運輸載具回收複用需求我們佈局了三條並行發展的技術路線，分別是兩級帶翼火箭垂直起飛/水平滑跑着陸、運載火箭起飛級垂直回收複用/整箭回收複用、組合動力兩級空天飛機，前兩條技術線5年內都可以夢想照進現實，空天飛機也將在十年後逐步成為現實，屆時我們的空間進入能力將再上幾個大台階。