火箭回收有哪些方式?「網繫回收」中國首創!|回收火箭之一

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  中國「長征十號乙」火箭2026年7月10日完成首飛,並以首創的「網繫」技術成功回收,轟動全球航天界。此際大家或要問:為甚麼要回收火箭?在「網繫」之外,各國還有哪些火箭回收技術?

火箭回收|第一級火箭成本最高

運載多箭多由2至3級組成,第一級成本最高。圖為中國航天工作人員正組裝長征火箭。
運載多箭多由2至3級組成,第一級成本最高。圖為中國航天工作人員正組裝長征火箭。(網上圖片)

  為甚麼要回收火箭?其實答案很簡單,最主要為了錢。航天發射成本除了前期投入研發開支,就是製造運載火箭硬件的成本。相比於千萬美元級的火箭造價,發射燃料佔百分比只有個位數。而火箭硬件之中,第一級的成本能佔到造價約70%。

  運載火箭常會由2級或3級疊高組成,第一級是火箭起豎後最底部、個頭最大的部份。它通常起飛後2分多鐘耗盡燃料,隨即與繼續上升的第二級火箭分離,然後在慣性作用下返回地面。

  因為成本佔比大,第一級火箭如果能回收和重複使用10至20次,加上節省相關開支,攤分起來每次航天發射成本有望砍至原來的1/3,這是航天發展的重要一步。

  目前中國主流「一次性」火箭,把1公斤物資送上太空,即使考慮供應鏈成本低等因素,報價可以壓至4,000至11,000美元,惟美國可回收火箭的發射報價已早低於此數,成本價據報再低很多。

 僅中美掌握火箭回收技術

「長征十號乙」火箭2026年7月10日完成首飛。
「長征十號乙」火箭2026年7月10日完成首飛。(圖片來源:視覺中國)

  撇除錢的因素,回收的火箭只需檢修和加注燃料,即可再投入服務,比全新生產一枚火箭時間短得多,有助提高航天發射頻率。在某些時候,發射頻率比錢更重要。

  剛才提到很多運載火箭還有第二級,甚至第三級,發射後會逐級分離,那麼第二級和第三級能回收重用嗎?

  第一級是把火箭從地面推上高空的部件,工作高度不超過100公里,亦即未完全超出大氣層。惟第二級的工作高度已超出大氣層,回收要面對重入大氣層高溫燒蝕,乃至落點控制等問題,故回收至今仍是難題,第三級更不在話下。

  火箭回收和重複使用的好處顯而易見,但有一個很簡單邏輯:重複使用的前提是回收。回收第一級雖說比回收第二級容易,但實際門檻仍然極高。全球有獨立航天發射實力的國家有十多個,具備回收火箭技術的只有中國和美國。

火箭回收 靠「著陸腿」緩衝站穩

SpaceX「獵鷹九號」是使用「著陸腿」的代表。
SpaceX「獵鷹九號」是使用「著陸腿」的代表。(網上圖片)

  美國此方面研發應用比中國要早, 2015年底,SpaceX「獵鷹九號」即成功回收,此後十年更累積數百次經驗,單一回收火箭重用次數達30多次。無可否認,中國暫時仍是追趕者。

  目前第一級火箭回收方式,大致有垂直起降、傘降和水平滑行3種,當中垂直起降是絕對主流。垂直起降回收的方式裏,如何讓從天降的第一級火箭停穩,又有3條技術路線。

  垂直起降回收的第一條路線是用「著陸腿」。具體是分離後的第一級火箭先調整姿態,靠發動機反推減速,最後靠安裝於箭體上的「著陸腿」緩衝,在目標地面「站穩」。美國「獵鷹九號」是使用「著陸腿」之代表。

  在中國,「國家隊」的「長征十二號甲」、民企的「朱雀三號」等等,走的皆為同一路線,相關火箭仍在試驗之中。

火箭回收「筷子夾」要求精度高

「筷子」夾停「星艦」,技術含量極高。
「筷子」夾停「星艦」,技術含量極高。(網上圖片)

  「著陸腿」優點是技術最為成熟,且幾乎不需要地面基礎設施輔助,地點選擇靈活;缺點是「腿」本身很重,「獵鷹九號」的「腿」能達到2噸左右。它在升空階段是沒作用的「死重」,直接蠶食火箭搭載物資的重量。

  再者,高大的第一級火箭着地後重心偏高,又沒有地面設施的「援手」,較容易失去穩定性。

  第二條路線是最具視覺衝擊力的「筷子夾」,採用該技術路線的是SpaceX「星艦」。實際操作中,第一級火箭「回航」和在發射塔前垂直降落,當接近地面之際,發射塔兩條機械臂便伸出,像「筷子」夾食物般將之牢牢夾住。

  「筷子夾」好處是第一級火箭不用靠「腿」來「站穩」,沒有「死重」;缺點是它對於火箭飛行控制系統精度,以及降落時的懸停能力要求極高,略有偏差即會「夾不住」,後果嚴重。另外,第一級火箭要「掉頭」飛回發射塔,需要更多燃料,同樣影響其搭載物資的重量。

中國首創「網繫回收」

「長征十號乙」的第一級成功「網繫回收」,引來國際關注。
「長征十號乙」的第一級成功「網繫回收」,引來國際關注。(網上圖片)

  說到這裏,中國「長征十號乙」火箭的「網繫回收」要出場了,它就是垂直起降的第三條技術路線,中國首創。2026年7月10日是「長征十號乙」第一次發射,同時是「網繫回收」第一次試驗,一次成功。

  在「網繫回收」操作中,第一級火箭返回途中要調節姿態和反推減速,與「著陸腿」及「筷子夾」類似,但最後它靠箭體上掛鉤,直接掛在回收船架起的巨型「井」字網陣上,靠網陣的柔性緩衝停穩。

  掛鉤雖然在升空階段同樣是「死重」,但比「著陸腿」輕太多,對火箭實用載重影響不大。與此同時,網陣可以按需要改變「井」字形態,捕獲「窗口」更大,容錯率比「筷子夾」高很多,允許火箭有一定角度擺動。當然,「網繫回收」技術仍有挑戰,例如「井」字網陣架設在船上,要確保船體動態定位準確不容易。

  至於「網繫回收」試驗的更多具體情況、新技術對中國航天發展有何戰略意義,以及「長征十號乙」的一些資料,將另文再述。

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