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5月29日4时40分(fēn)，箭元科技元行者一号验证型火箭在山东海阳东方航天港进行了首次飞行回收试验(shìyàn)，这是国内(guónèi)首次获得成功的海上软着陆飞行试验。 一直以来，火箭(huǒjiàn)回收是中国火箭科研人面前的一道难关(nánguān)。以此次火箭回收试验为节点，国产大火箭的回收探索已悄然提速。 中国(zhōngguó)商业航天企业何时实现火箭回收(huíshōu)？火箭回收有何难点？火箭海上回收有何优势？ 箭元科技元行者一号验证型火箭在海面悬停，最终回收成功(chénggōng) 国内(guónèi)火箭回收还有多远？ 北京时间5月28日，SpaceX（美国太空探索技术公司）新一代重型运载火箭“星舰”从得克萨斯州发射升空，进行第九次试飞。火箭第一级助推器发生爆炸(fāshēngbàozhà)，火箭第二级飞船失控(shīkòng)。由于已经有“回收爆炸”的预期(yùqī)，所以未出现安排(ānpái)“筷子夹火箭”的经典画面。 2024年，SpaceX共(gòng)发射138次(cì)（含132次猎鹰九号、2次猎鹰重型及4次星舰）。SpaceX通过“一箭多星”和快速(kuàisù)复用技术（猎鹰9号最大复用次数已达26次），实现年均超百次(bǎicì)高频发射。 虽然中国商业航天起步较晚，发射能力(fāshènénglì)和国际领先水平存在差距，但无论是“国家队”还是民营商业航天公司，都在发力。2024年6月，我国重复使用(chóngfùshǐyòng)运载火箭首次10公里级垂直起降飞行试验(shìyàn)圆满成功，火箭由(yóu)“国家队”中国航天科技集团有限公司八院抓总研制。 迄今，我国已有6家商业火箭公司(gōngsī)先后实现入轨级火箭发射，这6家火箭公司分别是星际荣耀、星河动力、天兵科技、蓝箭航天、东方空间和中科宇航(yǔháng)。这些(zhèxiē)商业火箭公司都在研发可回收火箭。 蓝箭航天试验火箭（公司网站(wǎngzhàn)） 公开资料显示，朱雀三号(sānhào)、天龙三号、引力(yǐnlì)二号、双曲线三号、智神星一号等一批新型(xīnxíng)号商业火箭或将(jiāng)在(zài)2025年迎来首飞或试验。其中，天兵科技(kējì)的天龙三号将发射时间定在今年(jīnnián)七八月份，对标的是猎鹰9号，它的近地轨道(guǐdào)运力可以达到17吨(dūn)，太阳同步轨道达到14吨；东方空间的引力二号预计将于2025年年底具备首飞能力；星际荣耀已经投产3发双曲线三号可重复使用运载火箭，预计于2025年12月完成首次“入轨 + 海上回收”飞行试验；星河动力的智神星一号计划今年8月首飞；中科宇航的力箭二号火箭也将首飞日期定在今年。 但受限于供应链协同(xiétóng)和发射场资源等客观因素，首飞时间仍(réng)有待进一步确认。 在这6家商业航天公司(gōngsī)中(zhōng)，蓝箭航天的动向尤其值得关注。2024年9月，蓝箭航天的朱雀三号成功实现十公里级垂直起降(qǐjiàng)返回飞行试验，标志着中国可重复使用火箭技术取得重大突破。据了解(liǎojiě)，朱雀三号为可重复使用液氧甲烷运载火箭，计划今年下半年完成(wánchéng)首飞，有望成为国内第一枚投入运营的可回收运载火箭。 在2015年以前，火箭都是“一次性用品”，发射成功后(hòu)不会回来。然而，2015年，SpaceX（美国太空探索(tànsuǒ)技术公司）研制的“猎鹰9号”的成功回收，打开了(le)低成本太空时代大门。 2024年，SpaceX单次(dāncì)发射成本已降至1500-3000美元/公斤区间，而我国主流商业火箭成本仍徘徊于5000-8000美元/公斤区间，我国商业航天在成本控制(kòngzhì)上与(yǔ)国际(guójì)先进水平存在差距。 一位商业航天公司创始人曾介绍，为了降低发射成本，国内商业航天公司正探索三种路径，其中之一是(shì)把火箭做大，提高火箭运载能力，以摊薄发射成本；第二是将(jiāng)火箭昂贵的原材料进行低成本替换，例如将宇航级的芯片替换成工业(gōngyè)级的元器件；第三就是(jiùshì)火箭回收。 其中，发动机回收是实现火箭可回收的关键因素，一级发动机占(zhàn)了一级火箭硬件(yìngjiàn)成本的54.3%，在二级火箭中，发动机成本占比也有(yǒu)28.6%。以蓝箭航天设计的朱雀三号火箭为例(wèilì)，其一子级发动机设计复用可达20次(cì)，未来发射成本有望降低至每公斤载荷2万元左右。 当航天火箭从消耗品变为耐用品，后续成本(chéngběn)将(jiāng)大幅下降。例如，东方空间设计的可回收火箭引力二号将进一步提高运载能力至(zhì)15—20吨，发射成本将降低至SpaceX猎鹰九号水平，能够满足大型卫星互联网星座组网(zǔwǎng)及中高轨发射需求。 一枚传统(chuántǒng)火箭(huǒjiàn)(huǒjiàn)由(yóu)两级组成，一级在下，二级在上。火箭升空到100多千米高度后，二级进入太空，位于二级下方的一级发动机关闭。以往，一级发动机只能自毁，不能返回发射原地。而现阶段的火箭“回收”则意味着一级可以“回家”。 垂直起降回收工作剖面(pōumiàn)（《运载火箭回收模式及发展展望》刊载(kānzǎi)于中国航天期刊） 据了解，火箭(huǒjiàn)“回家”可分为三步：第一步是一级“调头”，调整姿态(zītài)；第二步是减速，通过发动机二次点火，让速度降下来；第三步是悬停，通过发动机第三次点火，给火箭反推力，使其平稳“着陆(zhuólù)”。 还是(háishì)以在东方航天港成功发射的元行者(xíngzhě)一号验证型火箭为例，在此次成功飞行试验中，顺利完成了点火(diǎnhuǒ)起飞、满推力爬升(páshēng)、变推力调节、发动机一次关机、自由下降滑行、发动机二次启动、减速至海面悬停、海面软着陆8个工作阶段。这(zhè)8个工作阶段大与火箭“三步走”回收程序大体吻合。 在不少业内专家看来，火箭“回家”比火箭发射还要困难。东方空间公司引力二号火箭总设计师(shèjìshī)黄帅在接受媒体采访时强调，火箭能“回得准”，必须(bìxū)有一套精密算法仔细指点，以确保平稳(wěn)减速，这就要求火箭发动机(fādòngjī)必须精确(jīngquè)、动态地调节推力，并具备多次起动的功能；其次，要想火箭“落得稳”，火箭下降姿态、着陆角度都必须得到高精度控制；第三，要想达到火箭“稳”“准”回收，这就对(duì)可回收火箭所用材料(cáiliào)的强度、耐高温性能等提出了更高的要求。 为什么海上回收方案可行(kěxíng)？ 上海航天科技期刊的一篇论文中提到，运载火箭的垂直返回方式可以分为返回原场(yuánchǎng)与不返回原场两种方式，或按照着陆点的不同分成陆上回收(huíshōu)与海上(hǎishàng)回收。 其中，海上回收相比陆上回收减小了更多的(de)燃料预存量，因此其运载能力的损失(sǔnshī)更小。此外(cǐwài)，这种回收方式还(hái)在很大程度上减小了推进剂量预留不足的影响。根据专家的分析，海上平台回收最大的不足就是要克服恶劣的海上环境。总体而言，采用海上平台垂直回收运载火箭是迄今为止最先进、最节约成本(chéngběn)的一种回收火箭方式。 山东省海上(hǎishàng)航天装备技术创新中心主任滕瑶也持有相同的观点，海面软着陆回收技术减少了对支撑架和额外燃料的依赖，在保证火箭入轨能力不受较大(jiàodà)影响的前提(qiántí)下，提供了切实可行的发射回收解决方案。 箭元科技(kējì)回收试验成功 “过去国内(guónèi)商业发射大多在学习马斯克的(de)技术路线。箭元科技此次回收试验(shìyàn)的成功，突破了固有思维框架，走出一条创新之路，可以实现较好的可回收火箭的经济价值。”滕瑶说。 早在1962年，钱学森就在《星际航行概论》中明确提出了“回收运载火箭(yùnzàihuǒjiàn)”的设想。他在书中写道，对于未来(wèilái)频繁的发射来说(láishuō)，一次性的运载火箭就是(jiùshì)浪费，所以我们应该想办法把空的运载火箭收回来。 如今(rújīn)，面对日趋激烈(rìqūjīliè)的太空资源竞争，中国航天人正在努力与时间赛跑。 （大众(dàzhòng)新闻记者 宋说 刘玉凡）