柔性返回仓是一种采用可折叠柔性材料制造、通过充气展开实现减速与防护的新型航天回收装置,核心特点是 “非刚性结构”—— 不同于传统返回仓的金属硬壳,它在发射和在轨飞行时可以折叠成小巧体积,待返回大气层前再快速充气,形成类似 “太空救生筏” 的气动外形,完成减速、防热、缓冲三大关键任务。
我国在 2020 年就通过长征五号 B 运载火箭完成了首次柔性充气式货物返回仓搭载试验,虽过程中出现异常,但成功验证了核心技术可行性,成为少数掌握该技术雏形的国家之一。
发射阶段,柔性返回仓的核心结构 —— 充气式防热盾处于折叠状态,体积仅为展开后的 1/10 左右,能轻松塞进运载火箭整流罩,大幅节省发射空间,甚至可 “搭顺风车” 利用火箭剩余运力升空,降低发射成本。比如我国试验的柔性返回仓,就是借助长征五号 B 发射新一代载人飞船的剩余运力完成在轨部署的。
当航天器准备返回时,柔性返回仓的充气系统会迅速启动 —— 通过高压氮气瓶或化学反应产生气体,将折叠的柔性材料(由防热层、隔热层、承力层复合而成)撑开,形成倒圆锥形的气动外形。这种结构能极大增加迎风面积,让返回仓的 “弹道系数” 大幅降低(弹道系数越低,空气阻力越大,减速效果越明显)。
展开后的柔性结构堪称 “全能防护盾”,同时实现三大功能:
气动减速:巨大的迎风面让返回仓在大气层中快速减速,将从轨道返回的 7.8 千米 / 秒高速降至亚声速,无需依赖传统的减速伞;
热防护:最外层的耐高温柔性材料(含有机硅、酚醛树脂等烧蚀材料)能阻挡 1500℃以上的气动热,避免内部载荷被烧毁;
着陆缓冲:充气结构本身就像 “巨型气垫”,着陆时无需反推火箭,直接依靠气囊形变吸收冲击,实现平稳触地或着水。
当前最成熟的应用方向是货物返回 —— 空间站的实验样品、废弃物或补给物资,可通过柔性返回仓快速下行。由于无需复杂减速与缓冲系统,单次回收成本可降低数亿元,且折叠体积小,能灵活搭配各类火箭发射。
在载人领域,柔性返回技术已被纳入我国新一代载人飞船研发。除了降低返回过载,其轻量化设计还能让飞船搭载更多生命保障物资,为地月往返等长途任务提供支持。未来航天员返回时,甚至可能告别 “硬壳座舱”,享受更宽敞、平稳的归途。
对于火星等低密度大气星球,传统降落伞减速效果有限,而柔性返回仓的大阻力面积优势恰好能发挥作用。美国 NASA 的火星探测计划已将充气式减速器列为核心技术,我国也计划将其用于未来火星采样返回任务,解决地外星球着陆难题。