火箭回收有哪些方式?“网系回收”中国首创!

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  中国“长征十号乙”火箭2026年7月10日完成首飞,并以首创的“网系”技术成功回收,轰动全球航天界。此际大家或要问:为什么要回收火箭?在“网系”之外,各国还有哪些火箭回收技术?

火箭回收|第一级火箭成本最高

运载多箭多由2至3级组成,第一级成本最高。图为中国航天工作人员正组装长征火箭。(网上图片)

  为什么要回收火箭?其实答案很简单,最主要为了钱。航天发射成本除了前期投入研发开支,就是制造运载火箭硬件的成本。相比于千万美元级的火箭造价,发射燃料占百分比只有个位数。而火箭硬件之中,第一级的成本能占到造价约70%。

  运载火箭常会由2级或3级叠高组成,第一级是火箭起竖后最底部、个头最大的部份。它通常起飞后2分多钟耗尽燃料,随即与继续上升的第二级火箭分离,然后在惯性作用下返回地面。

  因为成本占比大,第一级火箭如果能回收和重复使用10至20次,加上节省相关开支,摊分起来每次航天发射成本有望砍至原来的1/3,这是航天发展的重要一步。

  目前中国主流“一次性”火箭,把1公斤物资送上太空,即使考虑供应链成本低等因素,报价可以压至4,000至11,000美元,惟美国可回收火箭的发射报价已早低于此数,成本价据报再低很多。

 仅中美掌握火箭回收技术

“长征十号乙”火箭2026年7月10日完成首飞。(图片来源:视觉中国)

  撇除钱的因素,回收的火箭只需检修和加注燃料,即可再投入服务,比全新生产一枚火箭时间短得多,有助提高航天发射频率。在某些时候,发射频率比钱更重要。

  刚才提到很多运载火箭还有第二级,甚至第三级,发射后会逐级分离,那么第二级和第三级能回收重用吗?

  第一级是把火箭从地面推上高空的部件,工作高度多数不超过100公里,亦即未完全超出大气层。惟第二级的工作高度已超出大气层,回收要面对重入大气层高温烧蚀,乃至落点控制等问题,故回收至今仍是难题,第三级更不在话下。

  火箭回收和重复使用的好处显而易见,但有一个很简单逻辑:重复使用的前提是回收。回收第一级虽说比回收第二级容易,但实际门槛仍然极高。全球有独立航天发射实力的国家有十多个,具备回收火箭技术的只有中国和美国。

火箭回收 靠“着陆腿”缓冲站稳

SpaceX“猎鹰九号”是使用“着陆腿”的代表。(网上图片)

  美国此方面研发应用比中国要早, 2015年底,SpaceX“猎鹰九号”即成功回收,此后十年更累积数百次经验,单一回收火箭重用次数达30多次。无可否认,中国暂时仍是追赶者。

  目前第一级火箭回收方式,大致有垂直起降、伞降和水平滑行3种,当中垂直起降是绝对主流。垂直起降回收的方式里,如何让从天降的第一级火箭停稳,又有3条技术路线。

  垂直起降回收的第一条路线是用“着陆腿”。具体是分离后的第一级火箭先调整姿态,靠发动机反推减速,最后靠安装于箭体上的“着陆腿”缓冲,在目标地面“站稳”。美国“猎鹰九号”是使用“着陆腿”之代表。

  在中国,“国家队”的“长征十二号甲”、民企的“朱雀三号”等等,走的皆为同一路线,相关火箭仍在试验之中。

火箭回收“筷子夹”要求精度高

“筷子”夹停“星舰”,技术含量极高。(网上图片)

  “着陆腿”优点是技术最为成熟,且几乎不需要地面基础设施辅助,地点选择灵活;缺点是“腿”本身很重,“猎鹰九号”的“腿”能达到2吨左右。它在升空阶段是没作用的“死重”,直接蚕食火箭搭载物资的重量。

  再者,高大的第一级火箭着地后重心偏高,又没有地面设施的“援手”,较容易失去稳定性。

  第二条路线是最具视觉冲击力的“筷子夹”,采用该技术路线的是SpaceX“星舰”。实际操作中,第一级火箭“回航”和在发射塔前垂直降落,当接近地面之际,发射塔两条机械臂便伸出,像“筷子”夹食物般将之牢牢夹住。

  “筷子夹”好处是第一级火箭不用靠“腿”来“站稳”,没有“死重”;缺点是它对于火箭飞行控制系统精度,以及降落时的悬停能力要求极高,略有偏差即会“夹不住”,后果严重。另外,第一级火箭要“掉头”飞回发射塔,需要更多燃料,同样影响其搭载物资的重量。

中国首创“网系回收”

“长征十号乙”的第一级成功“网系回收”,引来国际关注。(网上图片)

  说到这里,中国“长征十号乙”火箭的“网系回收”要出场了,它就是垂直起降的第三条技术路线,中国首创。2026年7月10日是“长征十号乙”第一次发射,同时是“网系回收”第一次试验,一次成功。

  在“网系回收”操作中,第一级火箭返回途中要调节姿态和反推减速,与“着陆腿”及“筷子夹”类似,但最后它靠箭体上挂钩,直接挂在回收船架起的巨型“井”字网阵上,靠网阵的柔性缓冲停稳。

  挂钩虽然在升空阶段同样是“死重”,但比“着陆腿”轻太多,对火箭实用载重影响不大。与此同时,网阵可以按需要改变“井”字形态,捕获“窗口”更大,容错率比“筷子夹”高很多,允许火箭有一定角度摆动。当然,“网系回收”技术仍有挑战,例如“井”字网阵架设在船上,要确保船体动态定位准确不容易。

  至于“网系回收”试验的更多具体情况、新技术对中国航天发展有何战略意义,以及“长征十号乙”的一些资料,将另文再述。

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