7月10日,长征十号乙运载火箭成功发射并实现我国首次运载火箭一级回收,这也是全球首次运载火箭网系回收。
该技术通过海上平台张设的柔性网系捕获垂直下降的一级火箭,利用网系形变与阻尼装置吸收动能,兼具高可靠性与大运载效率优势,大幅降低着陆结构与落点精度要求。

今天这篇我们就来聊聊火箭回收。了解为什么需要回收、各种回收技术的对比,以及网系回收的意义。
火箭回收的必要性
运载火箭是自身携带全部推进剂,靠火箭发动机喷射工质(工作介质)产生的反作用力向前推进的飞行器,能够把人造地球卫星、载人飞船、货运飞船、空间站或空间探测器等有效载荷送入预定轨道,可在大气层内和大气层外飞行。
运载火箭一般由箭体结构、推进系统、控制系统三大部分构成。
·箭体结构是安装连接有效载荷、仪器设备、推进系统和储存推进剂,承受地面操作和飞行中的各种载荷,维持良好的外形以保证火箭的完整的装置。
·推进系统是产生推力,为推动火箭提供能源的装置。
·控制系统是控制火箭姿态稳定,使其按预定轨道飞行,及控制火箭发动机关机,达到预定的速度,将有效载荷送入预定的轨道的装置。

火箭按级数分为单级火箭和多级火箭,多级火箭一般由2-4级组成,其中多级火箭按结构形式分为串联火箭、并联火箭和混合式火箭。

运载火箭的成本主要包括火箭成本、发射成本、测控成本以及保险产生费用等,据iResearch《2018年中国商业发射市场研究报告》,SpaceX猎鹰9号运载火箭发射成本中,火箭成本占比最高,约为53%;发射和测控成本主要受火箭规模和品种的影响;保险费用主要取决于火箭发射成功率。因此,在运载火箭发射的成本构成中,火箭成本是最重要的可控成本。

一二级火箭硬件成本占比高,火箭可回收或为降本突破口。据《Launch Vehicle Recovery and Reuse》(Mohamed M.Ragab),美国AtlasV-401型火箭的一级火箭中,发动机占据半数以上总成本,箭体结构成本占到23.6%,推进剂仅占0.70%;二级火箭中,发动机、箭体机构和电气设备占比分别为28.6%,29.5%和27.1%,推进剂仅占0.20%。上述数据表明,硬件成本在火箭中占比较高,如果火箭可多次重复使用,可通过分摊有效降低硬件成本。因此对于商业发射企业来说,火箭可回收是降本的重要途径。


火箭回收技术对比
火箭可回收技术是指火箭在完成发射任务后,其部分或全部组件能够安全返回地面,经过检修维护后再次使用,是降低航天发射成本、提高发射频率的关键技术路径。
当前商业航天火箭回收技术聚焦一级垂直起降回收,即火箭一级在分离后,通过发动机反推减速、栅格舵与RCS(反作用控制系统)控制再入姿态、着陆缓冲机构实现垂直返回。基于火箭末端承力机制差异,火箭一级垂直起降已实现/待验证回收方式有三种:着陆腿自缓冲、“筷子夹”式捕获、海上网系回收。

1) 着陆腿自缓冲:箭体通过发动机反推减速后展开着陆腿自主降落。技术成熟度最高、已多次商用验证,但要求着落点控制的非常精准,且着陆腿属结构重,会牺牲部分运载效率。着陆腿自缓冲是当前技术路径最为成熟的一级回收模式,在SpaceX猎鹰9号火箭已通过着陆腿自缓冲方式实现一级高频复用,根据实际执行任务类别、推进剂情况,着陆地点可选定为陆地发射场或海上移动无人船。我国商业航天领域朱雀三号、天龙三号、智神星一号、星云一号等均采用着陆腿自缓冲技术路径。
2) “筷子夹”式捕获:火箭取消自带着陆腿,在垂直降落到发射塔附近时,由塔架机械臂直接捕获箭体上的栅格舵承力点,将火箭悬挂固定于塔架上。与着陆腿自缓冲相比,此方式省去着陆腿质量及展开机构,可有效降低火箭结构质量、降低火箭维护翻新需求、加快发射节奏,但对着陆精度与塔箭协同控制有极高要求。SpaceX重型运载火箭星舰第五次试飞中,发射场塔架机械臂“Mechazilla”成功捕获星舰助推器B12;在星舰第八次试飞中,星舰助推器B15被成功捕获。
3) 海上网系回收:火箭取消自带着陆腿,在发动机反推减速后,垂直降落到海上回收船正上方,由船载柔性网系承接箭体载荷,通过柔性结构变形吸收冲击。该方式兼具VTVL的主动控制与柔性承力特点,对着陆精度的极限要求较机械臂捕获有所降低,是我国长征十号乙运载火箭规划的海上回收方案。

美国SpaceX在可回收火箭领域已形成显著领先优势:猎鹰9号一级火箭回收成功率超95%,复用10次后相对单次发射成本可降低80%左右,单枚火箭复用纪录已达36次;星舰重型火箭则于2024年10月首次验证发射塔“筷子"机械臂捕获回收技术,持续引领全球技术迭代。第二梯队中,Rocket Lab电子号小型火箭通过伞降方案已部分验证一级回收能力,其中子号火箭计划最早于2026年第四季度首飞。
欧洲、日本等航天机构亦在积极推进可重复使用运载器研制,但尚未实现轨道级火箭成功回收。
中国当前呈现"国家队"与民营企业协同攻关的活跃局面:除长征十号乙外,蓝箭航天朱雀三号、星际荣耀双曲线三号、星河动力智神星系列等多型可回收火箭均在2026年密集开展验证。本次长征十号乙的成功,标志着中国商业航天正式从技术探索迈向商业化落地的关键转折期。
网系回收的原理和成功意义
网系回收的工作原理是火箭一子级分离后,通过发动机反推减速与栅格舵姿态双重控制实现垂直下降,在接近回收平台时,火箭不直接依靠自身着陆腿着陆,而是飞入海上平台张开的由特种纤维与钢索组成的柔性大网中。
网系回收是一个复杂的箭地协同动力学拦截系统,其回收过程主要包含三个核心步骤:首先是索钩挂入,火箭垂直减速下降,箭体人字形挂钩精准卡入回收船上方"井"字形阻拦索主框架;随后系统启动变形消能,捕获网绳索拉伸,经滑轮组带动液压阻尼器,以下落动能驱动流体阻力将巨大动能转化为热能耗散;最后是稳定火箭姿态,通过柔性牵引与递增式减速,将着陆过载控制在3G以内,最终使箭体平稳停稳。

该路径使系统能力边界从单一箭体扩展至“火箭+回收平台+网系+测控"的协同体系,对应产业链将新增海上回收平台、高强度拦阻网系、箭上挂索机构、回收测控系统及回收后检测维护等环节,形成围绕回收服务的增量市场。
综合来看,火箭回收技术的突破短期内不会压缩箭体结构产业链的市场空间。二级、部分整流罩和任务专用结构仍可能持续消耗;回收箭体需要备件和替换件;复用率提高通常会降低单次发射成本、刺激更多发射需求。产业链需求正从单一新箭配套,转向新箭、备份箭、消耗件、维修件和寿命管理并存。
本次长征十号首飞成功意味着低轨星座大规模组网的供给侧约束有望缓解,行业正在从单次发射走向批次化部署。本次回收验证了重复使用的关键环节,但火箭回收后需经拆检、测量与评估,只有将发射、回收、检测、维修、复飞连成闭环,才能真正实现复用并释放成本优势与高频发射能力,当前产业逻辑正逐步由政策与单次发射的短期驱动,切换至复用率、周转周期与发射频次叠加的中长期驱动,释放低成本高频发射的商业价值。
随着可回收技术路线打通,我国火箭运力不足的瓶颈正逐步打开,有几大方向值得重点关注:
1)火箭端:若可回收火箭成功定型,步入批量生产阶段,将拉动上游零部件配套厂订单快速增长,重点关注发动机、贮箱、整流罩等高价值环节;
2)卫星:运力释放,卫星有望加速上天,相关企业有望迎来业绩高速增长期,重点关注激光通信、T/R组件、FPGA、太空光伏、电源系统等价值量通胀方向;
3)材料端:火箭制造需要大量金属材料,重点关注有技术壁垒、格局稳定的方向,如铝合金、碳纤维、耐高温铜材料等方向。
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