马斯克N手回收火箭成本，居然比长征火箭还高？SpaceX干嘛吃的？

9月16日，微博大佬“PhilLeafSpace”发布了一条博文称，长征火箭发射价格较猎鹰9有一定优势或相当，其数据来源是期刊《AeroSpace China》2022年第8期上的一篇稿件，标题是《国内外运载火箭发射服务价格分析启示》，给出了中国长征系列火箭的成本与多个国家以及企业的同类型火箭相比，具有相当的优势。

这个引发了大讨论，有朋友认为中国的火箭果然非常具有竞争力，也有朋友认为中国的火箭成本与国外的报价相比，这算是哪门子对比呢？两者的标准就不一致！真相究竟如何呢？

专业分析：长征火箭发射价格较猎鹰9有一定优势或相当

这篇分析文章来自中国航天科技集团有限公司的乔夏君、商显扬、罗恒和马昆，内容有如下几个关键，一个是低轨道任务分析，另一个是高轨道任务分析：

低轨任务中长征火箭可以秒杀大部分任务，但猎鹰”9火箭为两级串联全液氧煤油火箭，二级发动机推力较大的优势可以得到发挥，非常适用于低轨发射任务，而我国第三代火箭末级发动机推力较低，执行低轨任务在性价比上略低于“猎鹰”9运载火箭。

高轨任务中长征系列全部优于国外火箭，只有猎鹰9火箭可以和长征系列竞争，但由于猎鹰的煤油火箭在高轨任务中比冲不如长征系列的氢氧机大，因此优势不如长征系列火箭。

结论，中国长征火箭与国外的火箭相比，低轨只有SpaceX的猎鹰9可以超越长征火箭，高轨则基本完胜，看到这里大家都是相当兴奋，因为大家都知道，SpaceX的猎鹰火箭已经实现了多次回收重复使用，比如在9月11日的星链G4-2任务中，成功发射34颗星链卫星和bluewalker-3移动端直连卫星通讯测试卫星，B1058号一级首次重复使用14次。

如此高的重复利用率，SpaceX居然还比不上中国的长征火箭，围观群众几乎就是相当惊讶，为何SpaceX的成本控制居然如此之差，网友们发出了良心之问：SpaceX到底是干什么吃的？

SpaceX的回收技术，真那么不堪吗？

我们先来了解下，SpaceX的回收过程到底是怎么样的，猎鹰9火箭是SpaceX商业卫星发射的主力，目前在役的猎鹰9号 Block 5，两级入轨，其中一级火箭因为有9个发动机而得名猎鹰9号运载火箭。

如果不回收一级火箭，猎鹰九号的LEO运载能力是22.8吨，不过如果回收的话，其运载能力会下降到15.6吨，两者相差为6.6吨，而SpaceX的报价中，全新的火箭为6200万美元，如果是二手则为5000万美元，两者报价相差1200万美元。

假如以损失的运力6.6吨、再以5万元/千克计算，大约损失3300万人民币，折合美元473万，大约只有总报价的8%左右，而且在二次发射的报价上低了1200万美元，这表示以不到500万美元的价值换回了1200万的一级火箭，似乎很划算。

正在张开腿准备着陆地面

不过猎鹰9号火箭是一级火箭回收的，二级火箭不回收，因为一级火箭分离时高度大约60~70千米，此时还可以回收，从这里飞到分离下方不远处的船只时大约需要6分多钟，之后二级火箭再将载荷送入轨道，与载荷分离时一级火箭已经处在200千米的高度，速度基本就是第一宇宙速度。

猎鹰九的一级火箭与回收支撑腿

此时如果要回收的话就得减速再入，它还会经历一个黑障过程，这是穿越大气层时的高超音速激波加热导致高温，二级火箭根本就无法防护，猎鹰9号的二级是不回收的，基本会在大气层内烧毁。

SpaceX的猎鹰9回收过程

火箭发射的成本构成

运载火箭的成本主要包括火箭成本、发射成本、测控成本及发射保险成本等，以SpaceX猎鹰9号运载火箭为例，在发射成本中火箭的成本占比约为53%，因此降低火箭成本可大幅降低火箭发射成本。

猎鹰9号火箭的一级发动机为9台默林1D+液氧煤油发动机，二级为1台默林真空1D+，按发动机来对比，一级火箭几乎占了90%，假如按结构算，二级火箭也比一级火箭成本要低得多，因此二级火箭的结构成本要远低于一级。

那么根据上文的比例来计算下，全新发射6200万美元，火箭成本在3300万美元左右，而上文中一级回收版发射的折扣1200万美元，这表示回收至少价值至少是高于1200万的，也就是说回收价值已经超过了36%。

另外火箭回收后还要检修、更换不必要的零件等，这些成本也包含在了回收价值在内，因此据笔者估计，这次回收可能会超过50%甚至更高，因为按火箭结构比例，像猎鹰之类的一二级占比如此悬殊的，一级可能在60%~70%，也就是这次回收至少值2000万美元。

其他的发射成本、测控成本及发射保险成本是每次都必须的，这些与是否回收无关，简单地所回收价值大约能占整体一次性发射成本的1/3，这个无疑是非常可观的，笔者很难相信回收了N次的火箭再次发射时成本与同类一次性火箭差不多这个说法。

质疑的声音：确实可以理解

对此表示怀疑的不止笔者一个，微博科学科普大佬“萌虎鲸”也表示怀疑，他的博文是怎样写的：

尽管笔者并不完全认同“萌虎鲸”的意见，但对他提出的质疑还是表示认可的，因为在这份资料中确实存在不少问题：

在《AeroSpace China》的2022年8月刊上的文章中只有国外火箭的报价，却没有我国火箭发射的具体成本却没有展示，假如作为内部报告也问题不大，但如果要以论文的方式发表在公开的学术期刊上，对关心了解航天事业的朋友或者行业参考来说，说服力还是不太够。

我国已经开始回收火箭发动机技术研究

尽管官方文件给出了我国的长征火箭和SpaceX差不多的价格，但我们依然在发展火箭回收技术，2022年9月13日，西安航天动力研究所的官方公号中发布了“液氧煤油发动机重复使用技术进入实战阶段”的文章：

近日，由西安航天动力研究所自主研制的某型液氧煤油发动机首次实现重复飞行试验验证。该型发动机作为某飞行器主动力装置参加首飞试验后，经检测维护，再次装配并顺利完成了重复飞行试验，国内首次实现了液体火箭动力的重复使用。

火箭发动机要回收：有几个要求？

火箭回收就是飞出去又飞回来，需要多个技术支持，一般来说大约有如下几个关键技术：

• 1、发动机多次点火技术；
• 2、大范围变推力技术要求；
• 3、力、热防护技术
• 4、重复使用状态评估技术
• 5、重复使用检测维护技术

从起飞到返回，会经历一二级分离关机，到姿控、再到返回减速等至少须2次点火，最多可能会达到3次，因此多次点火技术这一关必须要过。不过对于我国这样的航天大国，重复点火只是小菜一碟。

另外就是大范围变推力要求，一级火箭起飞时运送的数百吨甚至更高的载荷（自身全重），返回时几乎就是一个空壳，因此推力过度非常关键，必须要连续可调直至软着陆。

另外就是返回过程中的的气动力载荷条件、喷口反流热流等恶劣条件（火箭下落减速时火焰会被气流反冲甚至冲入发动机位置），这个是必须要从设计层面上解决。

最后就是技术状态评估与检测了，回收火箭是否可以使用，评估就是关键，有能力鉴定出飞回来的火箭还能不能再用，或者只能报废等是需要该项技术做出决定的。

在这几个单项技术中我国其实早已具备，但整合到一枚火箭中似乎还有所欠缺，因此还需要一些试验让这个技术逐渐成熟最终达到回收火箭是实用化。

中国火箭回收方式：超越SpaceX不是空想！

2022年2月24日，中国航天科技集团公众号发布了一篇标题为《还能这样回收？新一代载人火箭方案有新意！》的文章，披露了一种目前正在测试中回收技术，这要比SpaceX的回收技术更优秀，而且在强横风下回收成功率更高。

其迥异于SpaceX的是我国采用的是网系回收？其特点是一个网状结构，只要火箭回到一个大约50米 x 50米的范围，即可被自动收紧钢绳兜住，而且系留位置是在一级火箭的顶部，这种方式不怕着陆时的强横风，也不怕着陆时因为垂直姿态不标准而倾倒，回收的姿态宽容度相当高。

唯一的缺点是必须建一个网系回收的着陆场，但从上述的动图来看，这个回收设施比起SpaceX因为偶尔的失误而失败的比例来看，其性价比要高得多。因此笔者基本认为，这种回收技术对火箭的着陆技术要去更低，回收成功率也将更高，期待这一技术的实用化。（完）

参考：

https://posts.careerengine.us/p/632474ea868acc6c71267d60?from=latest-posts-panel&type=title