历史性一落！我国首次实现大型火箭一级回收

北京时间今天中午12时15分，我国新一代大型液体火箭长征十号乙，在海南商业航天发射场2号工位点火升空，顺利将有效载荷送入预定轨道，首飞告捷。

而在发射任务之外，这枚火箭还有一项试验备受关注，那就是芯一级回收。

长征十号乙点火升空 | 微博@China航天

在距离发射场射向430公里外的南海海域，完成任务的芯一级飞了回来，垂直下降，稳稳落进“领航者”号海上平台张开的巨网里。

这张网高36米，架在一艘满载排水量2.5万吨的大船上，专门用来接火箭。

长征十号乙芯一级网系捕获 | 微博@空天逐梦

这一接，创下两项纪录。

我国成为继美国之后，第二个完成大型液体运载火箭芯一级回收飞行验证的国家。

而用网接住火箭，全世界都是头一回。

长征十号乙芯一级网系捕获的拟人画像 | stainless_squid

火箭为什么要回收？

最直接的原因是省钱。

打个比方。一架飞机从北京飞到上海，落地之后加个油、做个检查，就能接着飞下一趟。传统火箭不行，用一次就没了。一级把载荷推上天，任务一完成就坠落报废，下次发射得重新造一枚。这就好比每飞一趟就扔掉一架飞机，成本可想而知。

偏偏一级还是整枚火箭上最贵的部分之一：块头最大，发动机最多，技术也最复杂。要是能把它收回来，检修之后接着用，飞上几次、十几次，平摊到每次发射的成本就能大幅下降。

省钱之外，还有一层好处：快。造一枚大火箭，往往要以月甚至年来计。一次性使用，意味着造好一枚才能发一枚，发射节奏被生产速度死死卡住。要是收回来还能接着用，节奏就能提起来。

这条路已经有人走通了，美国SpaceX的猎鹰9号靠着一级反复复用，把发射频率做到了一年100多次。

所以这些年，可重复使用成了全球火箭研发的大方向。目标一致，路子却不止一条。

为什么网系回收？

目前国际上最主流的回收方案，以美国SpaceX的猎鹰9号为代表，是让火箭自己落回来“站”着。一级在返回途中展开四条大型液压着陆腿，最后以垂直姿态降落在陆地或者海上回收平台。

猎鹰9号火箭芯一级着陆在海上回收平台 | SpaceX

这套方案已经非常成熟，但有个绕不开的代价：四条大型着陆腿，加上配套的复杂缓冲装置，大幅增加了火箭的自身重量。

火箭从点火那一刻起就得驮着它们飞，直到落地前几秒才派上用场。驮着它们的每一秒，都在白白消耗运力。腿造得越结实，能带的货就越少。

猎鹰9号着陆腿 | Ken Kremer

长征十号乙走的是另一条路。

它返回的前大半段，和其他可回收火箭没有本质区别。一二级分离后，芯一级展开栅格舵（装在箭体上的格子状小翅膀，专门在大气层里控制飞行姿态），发动机再次点火反推减速，朝着南海上等候的“领航者”号飞去。

领航者号也没闲着，它靠动力定位系统顶住风浪，把自己稳稳定在预定海域。

真正的不同在最后一步。猎鹰九号这时候要放腿准备着陆，长征十号乙不用。它飞到平台上方，把水平速度减到零，然后垂直下降。平台上，绳网围拢成一个“井”字，箭体上伸出的拦阻杆一搭上网，绳网和缓冲装置便层层卸力，把火箭的下坠速度一点点消掉，最后稳稳兜住。

火箭网系回收系统示意图 | 中国运载火箭技术研究院

这个过程很像舰载机着舰。战斗机在航母上降落，靠尾钩挂住甲板上的阻拦索，硬生生被拽停。长征十号乙也是被“拦”下来的，区别是舰载机横着冲过来，它竖着落下去。

这样一来，着陆装置的重量就从火箭身上转移到了平台上。火箭只留几根轻量化的拦阻杆，省下的重量都可以让给有效载荷。

为什么首飞就成功？

一枚头一次上天的火箭，不光顺利入了轨，还完成了全世界没人做成过的网系回收。

这靠的，不是运气好。

在今天之前，这套动作里的每一环，几乎都单独排练过。

早在地面阶段，一级的七台发动机就做过两次系留点火试验：火箭被固定在发射工位上，只点火、不起飞，专门考核七台发动机同时开机时近千吨推力下的表现，连返回减速时的二次点火都在地面预演过。

更关键的一次排练，在今年2月11日。我国在文昌航天发射场实施了长征十号运载火箭系统低空演示验证（梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行试验），这是长征十号系列火箭第一次以初样状态飞行。

今年2月实施的长征十号低空演示验证与梦舟飞船最大动压逃逸飞行试验 | 新华社

那次试验里，火箭一级飞到约105公里的高空后返回，一路调姿、减速，在距离海面只有5米的地方近乎悬停，随后发动机关机，箭体垂直落入预定海域，溅落点就在前来配合演练的领航者号附近。

那是我国火箭一级箭体第一次海上溅落。

换句话说，除了最后“上网”那一下，整套回收流程在2月就已经完整走通了：发动机在返回途中多次重新点火，靠不靠得住？箭体扛不扛得住返回时的高温和冲击？导航控制能不能把箭体准确送到船边？这些问题，那次试验都给出了肯定的答案。

初样火箭飞行溅落在回收船附近 | 新华社

所以，与其说长征十号乙是首飞即成功，不如说它是把一场排练了无数遍的演出搬上了正式舞台，只补上了最后一个动作：落网。

对未来意味着什么？

这次成功，首先受益的，是我国的载人登月工程。

我国计划将在2030年前实现载人登月 | CMS

长征十号乙不是一款单打独斗的火箭，它背后是整个长征十号系列，而这个系列担负的正是2030年前送中国人上月球的任务。

作为家族中第一个上天的成员，长征十号乙今天验证的发动机多次点火、返回飞行控制这些关键技术，都会变成整个系列共用的家底，为长征十号系列后续型号研制积累关键技术和工程经验。

另一头受益的，是正在加紧建设的卫星互联网。

我国低轨卫星互联网正在加速建设 | 央视新闻

国网、千帆等我国低轨星座即将进入大规模组网阶段。这类星座动辄规划上万颗卫星，要把它们送上天，靠的正是前文说到的两点：低成本，高频次。

长征十号乙在回收状态下的近地轨道运力不小于16吨，等它今后实现稳定复用，发射成本将进一步降低，正好可以承接星座组网的发射需求。

正在静态点火试验中的朱雀三号Y2火箭一级，火箭将在近期发射并试验回收 | 蓝箭航天

而且，长征十号乙只是打了个头阵。

国内还有多款可重复使用火箭已经排上日程，朱雀三号等型号的飞行回收试验也将陆续展开。可以想见，火箭落地、检修、再出发，未来会一步步变成中国航天的日常。

今天被大网接住的，是一枚火箭的第一次归来。往后，归来会成为常态，出发也是。

作者：百舸争流

编辑：Steed

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