近期,CZ-10B一级火箭凭借“网系回收”技术成功实现回收,这一消息在国际航天领域引发了广泛关注,热度持续攀升。
不少国外航天爱好者迅速翻出欧空局委托阿丽亚娜集团开发的THEMIS火箭回收规划,其设计图显示,原计划于2025年采用“网系回收”方式在海上回收一级火箭。
然而时至今日,欧空局的THEMIS火箭一级尚未完成“跳跃飞行”测试。
这一情况让部分人调侃,仿佛上演了一出“欧洲绘制蓝图,中国负责实现”的戏码。
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但经过深入探究,我们会发现事实并非如此简单,这更像是一场因欧洲网友误解而引发、不明真相网友跟风狂欢的“乌龙剧”。
那么,中国真的抄袭了欧洲的创意吗?答案远超众人想象。
7月10日,CZ-10B一级火箭“网系回收”成功,着实令人振奋。
中国“网系回收”技术的研发历程可谓紧凑而高效。
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自2024年9月启动以来,历经方案设计、多轮地面与系留试验,以及对“领航者”回收船进行设计改造,仅用一年多时间就完成了这项全球独有的全新回收技术全流程。
2026年2月,长征十号系列完成低空海上演示试验,首次在真实海面验证船箭协同,当时并未尝试着陆,而是直接落入海中。
令人惊叹的是,时隔不到半年,7月10日的首次着陆尝试便一举成功。
全球顶尖的火箭回收技术,在不到两年时间里被中国攻克,而且还是全球独创,这无疑是一部精彩的航天“传奇”。
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但这场“传奇”并未就此落幕。
7月10日深夜,X平台上的太空探索媒体@XploraSpace发布的一条推文,再次引发轩然大波。
早在2020年,阿丽亚娜集团为欧空局制定了THEMIS的发展路线图,计划在2025年通过网系钢缆在海上平台进行捕获。
然而,如今THEMIS仍未完成首次跃进。
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其配图展示了“网系回收”的多个关键要素:井字桁架、钢缆系留、火箭以及海上回收场景,与CZ-10B的回收场景高度相似。
配文更是充满戏剧性,指出原创的THEMIS路线图中的火箭历经6年仍未完成首次起飞,而中国不到两年规划的“网系回收”却首次尝试就成功回收。
许多社交媒体大V看到后纷纷撰文,认为这项回收技术是欧洲设计构想的,却被中国实现,还提及著名欧洲探索太空机构XploraSpace给出了当时的设计图纸,甚至调侃欧洲效率低下。
尽管这些内容读起来让人感觉畅快,但作者似乎默认了中国“剽窃”了欧洲的设计构想。
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事实真的如此吗?让我们从这张图片入手,抽丝剥茧还原事件真相。
THEMIS是欧空局主导、阿丽亚娜集团总承包的欧洲首款全尺寸可回收一子级验证火箭。
2020年正式立项,旨在为下一代阿丽亚娜Next火箭验证垂直回收全套技术。
该火箭箭体高28米、直径3.5米,采用液氧甲烷推进方案,搭载可多次重启、推力可调的普罗米修斯发动机,配备栅格舵与四支着陆腿实现垂直起降回收。
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其使用可展开支腿设计,与猎鹰九火箭的回收设计相似,但进度极为缓慢。
自2020年启动至今,最新动态是2025年12月19日首台试验箭T1H运抵瑞典埃斯兰奇发射场开展低空跳跃试飞,之后便再无新消息公布。
那张疑似“网系回收”的路线图发布于2020年。
我们查阅欧空局及相关报道THEMIS的网页发现,2020 - 2021年间大量报道都附有这张路线图,说明@XploraSpace发布的图片真实可靠,并非AI处理结果。
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也就是说,图中2025年的“网系回收”路线图是真实的,从图示来看,欧洲在2020年确实有此打算。
但奇怪的是,在所有相关报道中,均只描述THEMIS如何用可展开支腿着陆,未提及“网系回收”。
欧空局网站描述其设计目标是能够完成发射、垂直着陆并再次执行任务;阿丽亚娜官网则提到着陆腿完成了首次展开测试。
从理论上讲,有着陆腿的火箭无需“网系回收”,否则着陆腿就失去作用。
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在所有相关文件中,所有测试都只提及着陆腿,未提及着陆桁架的作用。
推测桁架的作用是,火箭依靠自身支腿硬着陆到海上平台后,桁架锁住箭体,抵御船舶晃动,全程不接触下落中的火箭,无柔性缆绳、缓冲滑车,也没有空中捕获流程,属于配套辅助工装,并非回收核心装置。
实际上,阿丽亚娜设计这个防倾倒桁架是可行的。
SpaceX在2019年就出现过回收成功,但在返航途中因风浪太大导致火箭倾覆的情况。
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所以,阿丽亚娜的这一设计初衷是维持火箭稳定,而非用于“主动”火箭回收。
虽然阿丽亚娜有过接近“网系回收”的设计,但系统复杂度会大幅提升,我们不确定他们是否有将其应用于“主动”回收的考虑。
关于“网系回收”的原创性问题,其实早在2019年,北大核心期刊《力学与实践》上就发表了清华航天的宝音贺西、叶立军以及上海航天控制所的刘付成合作的论文《基于拉网主动控制的运载火箭回收策略》。
该论文完整提出主动柔性拉网捕获回收总体思路,建立动力学模型、绳索缓冲控制策略,是国内第一篇系统论证“无着陆腿、空中缆绳捕获火箭”的专业学术论文,理论框架与后来工程化的网系回收路线完全匹配。
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后续在2022年,航天一院与哈工大联合发表论文,补充海上平台桁架、舰箭协同导航、缩比试验仿真数据,侧重工程实现;2024 - 2025年,大量学位论文、航天会议论文围绕长征十号预研,细化阻尼缓冲、挂钩结构、海况适应性仿真等。
此外,中国运载火箭技术研究院在2023年7月31日申请的专利“一种运载火箭一子级海上网系捕获回收系统”,是长征十号乙实装的整套核心方案,包括箭体挂钩、海上44m×44m桁架、多组伺服缓冲阻拦索、动态张力控制系统,是工程落地主专利。
由此可见,中国在“网系回收”上拥有完整的知识产权,且时间早于阿丽亚娜提出的2020年。
欧洲的这套装置并非主回收装置,而是支撑装置,他们守着潜在的技术方向却未深入开发。
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目前主流有三种火箭回收技术。
第一种是猎鹰九号的可展开支腿着陆方式,已成功回收610多次,是三种方式中最成熟、回收次数最多的,重型猎鹰和蓝色起源的新格伦火箭也采用此方式。
第二种是通过机械臂直接在发射塔上捕获,如星舰回收,被戏称为“用筷子夹住”,测试4次成功3次,另有1次火箭未返回。
第三种是中国独创的“网系回收”方式,一级火箭以稳定姿态返回“领航者”号船上的巨型回收桁架内(也可在陆地返回),回收钢缆迅速定位,火箭熄火挂钩抓住四条钢缆,柔性钢缆承受数十吨重的箭体冲击,目前仅成功回收一次。
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这三种回收方式的关键都在于火箭和着陆系统,测控也必不可少。
对火箭和测控要求相同,区别在于火箭返回着陆精度。
猎鹰九号返回精度要求不高,落在着陆区即可;“网系回收”方式返回精度要求也不高,落在64x64米范围内即可;机械臂直接在发射塔上捕获要求最高,范围应在米级精度,且一旦返回失败坠毁在发射塔架上,后果严重,返回的火箭需检修后才能再次发射。
2019年重型猎鹰芯级火箭海上平台着陆后返航倾覆,表明可展开支腿着陆方式容错度不足。
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“网系回收”容错度最高,只要挂住网基本就成功,但着陆系统难度最大。
不过,高难度带来的是高回报,每次发射可能有千万级收益。
“网系回收”的关键子系统之一是船舶,“领航者号”满载排水量2.5万吨,船长144米、宽50米,搭载DP2高精度动力定位系统,能抵御风浪海流,4米浪高下定位误差控制在0.5米内,属于DP2动力定位系统下的顶尖高精度作业级别,全球能建造的国家仅6个。
除动力定位外,甲板需架设67米高巨型桁架,布设44x44米的井字形高强度阻拦网,配套液压阻尼缓冲、防火防护全套设备。
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返回过程中,舰上导航定位系统和船上网系控制装置实现毫米级数据互联。
火箭一级垂降到网系上空时预先展开挂锁机构,控制好下降速度和高度、调整好姿态,下方多条绳索配合调整方向和控制收拢节奏,两边上下联动,火箭挂锁与缆绳接触挂住,滑车同步卸力缓冲。
虽然“网系回收”造价不菲,但收益显著。
猎鹰九号的四条着陆腿会增加超2吨死重,占一级火箭总重量约10%。
按齐奥尔科夫斯基火箭简化模型计算,一级减重10%,入轨有效载荷能提升约11.1%,使用“网系回收”去掉可展开支腿,载荷可提升2吨以上。
按近地轨道8000美元/公斤计算,增加的载荷总价值约1600万美元。
当然,中国并非只押注“网系回收”一种方式。
猎鹰九号的可展开支腿回收方式也在发展,是国内民营航天的主流路线,朱雀三号、星云一号等采用;发射塔机械臂空中捕获也在尝试,国内宇石空间完成百吨级捕获臂全尺寸地面验证,对标星舰筷子方案。
作为大国,中国在航天领域多管齐下,只要有一条路走通就是成功。
中国完整的工业体系正是如此形成的,某个领域的突破可能成为另一个领域的跨界应用,就像“网系回收”中的钢缆与航母挂舰载机的拦阻索、火箭上的挂钩与舰载机降落的尾勾,都实现了巧妙的应用转化。
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