2个月不到三款回收火箭成功！中国航天：回收终极目标是空天飞机

9月1日，星河动力航天的运载火箭智神星一号，在酒泉东风商业航天创新试验区的发射工位点火升空，火箭按程序顺利进入预定轨道，发射圆满成功！必须要了解下，这次的火箭是星河动力未来重磅可重复使用液体火箭！

2个月不到，中国已经有三款回收火箭相继成功，中国可回收火箭已经扎堆测试，未来将迎来商业航天的爆发性发展！然而可回收并不是中国航天的最终目标，就目前中国航天的规划来看，往返于天地之间的空天飞机才是，而根据中国空天动力的进展，距离成功越来越近了！

2个月不到三款回收火箭成功：哪种方式最有优势？

智神星一号为液体可重复使用火箭，是星河动力面向大型星座组网和大型卫星发射市场重点布局的核心型号之一，使用的是着陆支腿垂直回收方式。不过这次发射没有验证回收，接下来将会开展一子级再入控制、栅格舵工作、制动减速以及海上/陆地定点回收验证，最终实现一子级的完整垂直着陆回收。

三种火箭回收技术，究竟哪种是最优解？

目前火箭回收领域主流有三种技术，分别是垂直起飞‑垂直着陆回收、塔架机械捕获回收与海上网系捕获，比如SpaceX首创的猎鹰九的着陆支腿垂直回收方式就属于垂直起飞‑垂直着陆回收，这种方式总共有几种模式：

火箭发射后一级分立返回着陆点，或者发射后降落抛物线落点的地面回收站点，也可以发射后抛物线落点的海面平台，优势当然是灵活性非常强，地面平台只需通信与定位保障，其他要求很低；海面平台稍显复杂，因为有横风以及海况要求，着陆平台后需要尽快固定，否则可能倾覆。

因为横风以及海面平台遭遇比较高的海况，SpaceX的猎鹰九在回收时曾经摔的怀疑人生，因为猎鹰九一子级本体高度超过40米，尽管有四条液压支撑腿，但落地时这种细长体非常不稳定，很容易被横风或者落地后一点点不稳定被放大然后侧倾，最终坠毁，还有一次已经成功着陆海上驳船平台，但因为没有固定好，最终在四级海况中倾覆！

朱雀三和智神星一号也是这种模式，目前朱雀三测试了一子级在抛物线地面端设置着陆场回收，这种方式不需要返回着陆场，只需要返回减速并着陆的燃料，可以将节省的燃料重量变成载荷，我国在酒泉、太原或者西昌卫星发射场或者内陆的商业航天发射场发射时一般用这种方式。

如果在文昌发射，那么需要在发射航路的下方抛物线落点海域准备驳船，这样就会遭遇猎鹰九火箭回时同样的问题。当然也可以返回航天发射场的模式，不过这样的话就需要消耗大量燃料，当然如果发射载荷轻，节省的燃料>派遣驳船回收的费用，这种方式也是比较经济的。

星舰用的是塔架机械捕获回收，这种方式是一子级返回发射塔架，然后助推器悬停，地面机械臂夹持，俗称筷子回收！目前只有星舰使用过，这种方式的优点是相当明显的，解决了着陆不稳倾倒的问题，同时不需要着陆支腿大幅度减轻重量！并且从理论上来看，在发射塔架上加注氧化剂和燃料后可以立刻进行第二次发射。

以目前的技术来看，立刻出发这种可能性等于零，但是稳定性的确增加了！不过这种回收方式的问题是无论在哪发射都必须返回发射场，返航燃料明显增加，并且还有另一个问题，落点是发射塔架，万一要是撞上发射塔，引发的大爆炸会瞬间摧毁“发射/着陆场”，估计至少可以休息一年以上不用再发射了。这种方式是回收处理很方便，但风险比较大。

国内用塔架机械捕获回收的是大航跃迁的跃迁一号中型液氧甲烷火箭、宇石空间的AS‑1中型液氧甲烷火箭以及航天科技一院（CALT）也有这方面的技术储备，前两者都在2027年上半年进行首飞，明年这个时候估计就基本知道结果了。

还有一种就是长征十号乙在前不久已经成功的网系回收技术，这种是中国首创的技术，解决了发射塔架捕获的痛点还利用了其优点，网系回收对火箭返回以及姿态等要求比支腿回收要低很多，同时海况适应要高很多，还能省掉四条着陆支腿，是一种比较理想的回收方式。

不过网系回收也不是没有缺点，比如这条网系回收是全自动工作的大型驳船，至少也得万吨级或者数万吨级，自动化要求极高，造价不低！不过比起动辄数千万美元成本的火箭来说，驳船是可以多次使用的，并且可以机动布置，并且可以取消着陆支腿以及节省返回着陆场的燃料，成本还是很有优势的！

三种方式各有优缺点，其实很难说哪种可以替代其他两种！而三种回收技术的相同点则是对发动机重复点火以及节流技术，然后返回定位与姿态控制这些技术倒是基本没有差别，三者基本一致，简单来说都不容易！

除了这三种主流回收技术外，还有伞降回收和空中捕获回收以及垂直起飞‑水平着陆回收，前两者成熟度比较低，最后一种“垂直起飞‑水平着陆回收”可能不好理解，但是X-37B就是用这种方式，我国也已经有这个回收技术了，不过这个只能用作航天器回收，对于火箭回收其实没多少作用。

中国航天：终极目标是空天飞机

目前主流或者正在探索的回收技术中没有一种是完全回收火箭的！比如在火箭回收领域，助推器和一子级回收难度是最低的，因为分立时高度也就在40~55千米（助推器）或者65~90千米（一子级），分离时速度在1.8~2.2千米/秒，这个高度与速度通过减速返回难度不是很大，目前正在操作的也就是一子级回收。

二级或者三级火箭回收难度就很大了，比如二级分离高度一般在120~160千米，速度≈7.4~7.8千米/s，这个速度基本就是环绕速度了，要脱轨制动，然后还要返回减速，要不然就在大气层中烧毁了，所以二级回收需要消耗大量燃料，比如要是给猎鹰9增加二级回收，LEO载荷会砍掉40%以上，基本就失去了回收的意义！

将“火箭”全部回收：这个技术有，就是难度大了点

整枚火箭回收的技术路线也不是没有，比如星舰走的就是这条路，一子级返回发射架捕获回收，二级也能返回，比较靠谱的是用支腿VTVL陆地着陆，不过至今还未尝试，也不知道能不能撑到成功回收的哪一刻，毕竟星舰这个不断炸让老马有点怀疑人生！

火箭能全部回收当然是好事，一子级与助推器回收也非常成熟，星舰以及二级回收就不太靠谱了，不是技术上难以实现就是回收相当不划算，那么问题来了，就没有一种能成功回收并且还非常经济的技术吗？

答案当然是有，就是技术难度大了点！这种就是传说中的空天飞机技术，原理上其实挺简单，即使用水平起飞的技术，然后以全质量或者二级进入轨道的方式直接入轨，一级返回着陆场，类似于X-37B返回的方式。

目前最有可能实现的方式积水二级入轨，其模式是一架吸气式大型高超音速飞行器，背驮一架火箭动力的入轨飞行器，以接力的方式入轨！这个方案看起来是不是非常熟悉？对了，就是前些年就提出的腾云工程！其工作方式为：

• 一级（载机母机）：组合循环动力（涡轮‑冲压‑火箭多模态发动机），普通机场水平起飞；大气层内加速到5‑7马赫，飞到30~40千米临近空间高度后与二级分离；之后自主滑翔飞回机场水平降落。
• 二级（轨道级上面级）：自带火箭发动机；分离后继续加速入近地轨道；完成在轨任务后，轨道再入，滑翔返回机场水平着陆

这种模式的二级技术其实已经有了，比如美国的X-37B和中国的可重复使用航天器等，已经多次返回，这个技术比较成熟，唯一的问题就是目前体型比较小，还需要增大，并且还需要从30~40千米高度分离后飞向近地轨道的火箭燃料与发动机。

一级有相关技术需要突破，比如一级要完成从零速度水平起飞到5~7马赫的高超音速，需要组合动力来实现，比如用TBCC的涡轮组合循环发动机：

• 零速度到3~4马赫，使用涡轮发动机；
• 4~5马赫：使用亚燃冲压发动机；
• 5马赫+：使用超燃冲压发动机；

这种组合发动机的关键是还4~5马赫之间亚燃/超燃模态转换时的问题，亚燃工作比较稳定，超燃也能稳定工作，但亚燃/超燃模态转换是个问题，也有火箭引射保证模态转换的方式，就是结果稍显复杂。

除了这种复杂的动力组合外，还有云龙动力预冷式组合循环发动机直接代替这套TBCC发动机，从原理上来看，这个更复杂，不过这套动力系统速度范围能从0到入轨速度没有速度限制。其原理是用一台涡轮机+火箭发动机组合，从大气层中吸气并压缩作为火箭发动机的氧化剂！

这种可以一直工作到30~40千米高度，当大气无法再作为氧化剂时切断涡轮通道，直接使用液氧作为氧化剂，这种发动机的工作原理一直就是火箭模式，只是氧化剂的来源切换了下。前面说的预冷就是让空气在进入压气机前尽可能缩小体积增加压缩效率，否则高温空气会让压气机效率严重下降。

• 腾云工程的最新进展目前正处于关键技术地面验证阶段，但还没有完成全系统缩比样机亚轨道试飞，也没有进行两级入轨试飞；
• 云龙发动机的进展是完成原理样机整机试制，完成第一阶段系统级地面台架试验，但是目前还未进行装机飞行试验记录

不过现在已经有了一种对转冲压发动机，这种发动机使用涡轮+冲压的组合，可以不使用组合发动机的情况下，单台即可将飞行器从零速度推进到6马赫左右，理论上整机重量比TBCC降低约30~35%以上，没有模态转换，全程平顺过渡！也不需要云龙动力的预冷器的复杂结构，优势相当明显！

不过比较大的问题是腾云工程的一子级设计指标加速需要达到7马赫左右，这种对转冲压发动机只能达到6马赫极速，需要并联一台超燃冲压发动机实现，或者直接用火箭再往前“顶一下”，但是这种发动机的成熟度要比TBCC和预冷式组合循环发动机要更高一些，我们认为这款发动机前途无量。

介绍了这么久，这种方式入轨不再需要氧化剂或者使用很少的氧化剂，就一般火箭而言氧化剂重量占比相当大，比如在如下三类燃料类型中，重量占比和体积占比分别是：

• 液氧煤油：质量占比72.2%，体积占比64.9%；
• 液氧液氢：质量占比83.3%，体积占比23.7%；
• 液氧甲烷：质量占比78.3%，体积占比57.1%；

如果使用腾云工程这种吸气式高超音速动力的话，一子级液氧就不用带了，或者只需要带一点点（云龙动力需要满足涡轮机工作），比如猎鹰9一子级推进剂总质量在410吨左右，液氧质量大概在288吨左右，如果使用腾云一子级，那么这288吨液氧就不用带了！

试想一下，这288吨液氧就值不少钱，假如用来发射近地轨道载荷那就更值钱了！所以空天飞机才是未来“回收航天器”领域的终极形态，这种模式实在是太优秀了，但是技术难度也非常大，一旦突破的话，真正属于人类的太阳系大航海时代才会到来！