伞降回收、垂直回收和带翼飞回，火箭也得重复使用！

不久前，中科宇航在山东海阳持续进行垂直回收演示验证飞行试验，相继开展了陆上发射回收和海上回收。飞行试验全程模拟验证陆上发射、海上回收的飞行过程，主要验证入轨火箭子级回收过程中海上着陆的过程、有海杂波环境影响下的通信和相对测量技术，对回收着陆末段的公里级飞行环境、海上着陆平台晃动情况下的着陆精度进行考核。试验的圆满成功也意味着，我国朝火箭重复使用的目标又近了一步。

为什么各国都不约而同研究火箭重复使用技术呢？因为运载火箭的研制耗资甚巨，成本问题在现阶段正掣肘航天事业发展，谁能有效降低火箭研制成本，谁就掌握了航天业的未来。而降低成本的有效途径就包括火箭回收与重复使用技术以及采用通用化设计，使用市场货架产品等。其中，火箭可回收技术是目前降低成本最核心且有效的方式。

了解完以上这些，我们再看看火箭回收的主流方案：伞降回收、垂直回收和带翼飞回，综合比较一下孰优孰劣。

第一种方案是伞降回收，即在火箭一级发动机工作结束并完成级间分离返回后，在低空采用降落伞减速，最后通过气囊缓冲着陆或者直升机钩住带回地面，这种方案与飞船返回舱的回收类似。美国联合发射联盟公司的“火神”火箭计划采用伞降回收方案，由直升机在空中实现回收。无独有偶，俄罗斯的俄技集团也已公布伞降回收项目，但截至目前均还未实现。

伞降回收方案具有技术成熟度高、运载能力损失小（约10%）、成功率高等优势，尤其能减少对地面人员设施的危害。但是，它无法实现火箭的定点着陆，且火箭落地后发动机也会随之报废，与真正意义上的“回收利用”有较大差距。

第二种方案是垂直回收，此方案是在低空采用发动机反推减速并调整至指定地点的回收方案。典型代表是美国太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰9号火箭，该火箭于2015年成功实现第一级火箭回收，也成为全世界首个实现第一级火箭回收的轨道飞行器。我国近期海上回收火箭取得试验成功的也是采用本方案。

但是，以垂直下降方式降落地面，必须提前为发动机反推预留推进剂，这会对火箭运载能力造成一定的损失。据公开资料，猎鹰9号火箭运载能力因回收会损失40%以上。

第三种方案是带翼飞回，这是利用空气动力学原理使火箭像飞机一样滑翔降落。俄罗斯提出的贝加尔号有翼助推器就是带翼回收方案，贝加尔号为第一级带翼飞回式助推器，可以像飞机一样着陆。目前，欧洲正在研制的可重复使用的火箭系统“Adeline”也是采用这种回收方案。

然而，这种方案对火箭总体设计和返回控制技术要求较高。还需要为火箭增加机翼、起落架等结构，这些结构重量等因素会使火箭运载能力损失约40%。

综合比较三种方案，垂直回收飞行载荷小、着陆精度高，并且对火箭自身结构设计的改动最小，在三种回收方式中经济应用价值最高。垂直回收方案目前已经成为各国航天工程师研究的热点。