[发明专利]返回基地的太空运载火箭系统和方法

说明书

提供了一种太空运载火箭的级。该太空运载火箭具有包括第一端和第二端的主体，并且在第一端和第二端之间限定了中心纵向轴线。该级包括布置在级的第一端处或附近以在起飞时垂直向上推进运载火箭的级火箭发动机。该级进一步包括用于在第一级的着陆程序中提供升力的多个风扇，其中这些风扇具有基本垂直于中心纵轴布置的旋转轴线。还提供了太空运载火箭和用于将有效载重运送到太空中的方法。

本申请要求于2018年11月6日提交的欧洲专利申请EP1382788.0的权益。

本公开涉及运载火箭，并且具体地涉及运载火箭的多级火箭，例如可以返回到地球的第一级。本公开还涉及运载火箭，其中一部分可以在发射之后返回地球。本公开还涉及用于将有效载重运输到太空的系统和方法。

背景技术

卫星可以被认为是已经被放置到围绕地球的轨道中的人工制品。卫星可用于军事目的或非军事目的。特别地，非军事卫星可用于远程通信、环境和气象监测、地球或太空观测以及许多其他目的。

卫星轨道的变化很大，具体取决于卫星的用途，其中包括低地轨道、极轨道和对地静止轨道。

减小卫星尺寸的趋势正在增加。通过减小卫星的尺寸和重量(例如以低于500千克)，可以降低成本，因为在单次任务中，更多的卫星可以包含在运载火箭中。而且，数量较大的小型卫星可能比少量的大型卫星更有用于例如收集数据和/或用于通信目的。微卫星有时被定义为质量在10到100千克之间的卫星。纳米卫星有时被定义为质量在1和10千克之间的卫星。

现在，小型卫星例如微小卫星或纳米卫星通常搭载在用于大型卫星进入轨道的运载火箭上。因此，小型卫星可被认为是该运载火箭的二次有效载重。

将卫星运输到它们的轨道的运载火箭(launch vehicles)，即运载火箭(carrierrockets)，传统上是为单次任务而制造的。它们只使用一次，并在飞行期间销毁或放弃。

航天飞机是一次性使用的一个众所周知的例外。航天飞机已被用来以与飞机着陆方式非常类似的方式返回地球和着陆。然而，已经证明航天飞机的设计过于复杂和昂贵。

最近，已经做出了进一步的尝试来降低发射有效载重的成本，并且这已经产生了可重复使用的发射系统，其中部分运载火箭被回收并重复使用于另一次飞行。可能运载火箭的可重复使用的第一级的最著名的例子正在由SpaceX^TM公司进行商业开发。猎鹰9号(Falcon 9)是由SpaceX^TM设计和制造的两级火箭，用于将卫星运输到轨道。

在正在研制的已知的可重复使用的运载火箭中，第一级起飞后又基本上竖直地着陆。即，该第一级的火箭发动机被点燃以减慢火箭向地表的下落并由此着陆。再入(re-entry)期间，第一级火箭发动机也被点燃。再入燃烧产生的排气流迫使产生再入热量的大气压缩远离火箭。

即使猎鹰9号已成功使用，再入和降落所需的机动操作也非常复杂，并且在技术上也非常具有挑战性。

这导致较高的开发成本。

US 2011/017872公开了用于在海上平台上或在另一水体上着陆和回收助推级(booster stage)和/或其其他部分的运载火箭的系统和方法。在一个实施方案中，一种可重复使用的太空运载火箭从沿海发射场以水上轨迹发射。在助推发动机(booster engine)关闭和上一级分离后，助推级(第一级)以尾部优先的方向再入地球大气层。然后，助推发动机重新启动，助推级在预先定位的海上平台的甲板上进行垂直动力着陆。它依赖于与猎鹰9号类似的机动操作，因此具有相同的缺点。

本公开提供了至少部分地解决上述缺点中的一些缺点的系统和方法的示例。

发明内容