過去幾年,提到可重復使用火箭,很多人腦海里首先出現的,都是火箭一級重新點火、緩緩下降,最后依靠著陸腿站在海上平臺上的畫面。
這條路線已經被證明可行,也因此成了不少人理解火箭回收的標準答案。但就在今天,中國航天給出了另一種解法。
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2026年7月10日12時15分,長征十號乙運載火箭從海南商業航天發射場升空。火箭順利完成發射任務后,一子級受控返回海面,沒有展開著陸腿,也沒有依靠降落傘減速,而是被海上平臺上的網系裝置捕獲。
簡單說,這枚幾十噸重的火箭,最后不是站在船上,而是掛在了船上。這是我國首次成功實施運載火箭一子級可控回收,也是全球首次完成軌道級運載火箭海上網系回收。對于中國可重復使用火箭來說,這當然是一件大事。不過比成功回收本身更值得關注的,是它所采用的技術路線。
一枚火箭,怎樣落進海上的一張網
長征十號乙起飛大約6分鐘后,火箭一、二級分離。一子級在完成預定任務后調整姿態,重新進入返回軌跡,并朝海上回收區域下降。負責接住它的,是領航者號火箭網系回收海上平臺。
這艘平臺全長144米,寬50米,吃水約5.5米,滿載排水量約2.5萬噸。從船舶尺度看,它已經相當龐大;但要在開闊海面上接住一枚從高空返回的火箭,這點面積其實談不上寬裕。火箭下降過程中,需要通過發動機推力調節和柵格舵控制,不斷修正速度、姿態和落點。與此同時,回收船也在隨著海浪起伏、搖擺。
也就是說,火箭在動,船也在動。要讓兩者在最后幾秒鐘準確配合,難度并不只是飛得準這么簡單。導航、控制、發動機多次點火、船體運動補償、捕獲裝置響應,都必須在同一套系統中協調工作。
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海上平臺的核心捕獲區域,由4根繩索構成一個類似井字形的網面。火箭進入捕獲區域后,箭體中下部安裝的掛索裝置與繩索接觸并完成鎖定,隨后再由網系、緩沖索和液壓阻尼設備吸收火箭剩余的下落動能。
這個過程并不是讓火箭硬生生撞上一張靜止的網。在火箭進入捕獲范圍后,平臺上的執行機構還會根據火箭位置作出調整,讓捕獲框與箭體進行最后的相對配合。火箭負責盡量飛準,平臺則在允許范圍內主動迎上去。這大概是網系回收最有意思的地方:它沒有把所有精度壓力都壓在火箭一側,而是讓箭和船共同完成最后幾秒的對接。
從原理上看,它與艦載機利用阻攔索減速有幾分相似,但實際難度要復雜得多。艦載機是沿甲板方向高速前進,火箭則是垂直下降,不僅質量大、重心高,發動機尾焰、箭體擺動和海面風浪也都會影響捕獲過程。所以,所謂用網接火箭,絕不是搭幾根鋼索那么簡單。公眾看到的是火箭被掛住的一瞬間,背后真正發揮作用的,是一整套導航、控制、動力、船舶和緩沖技術。
為什么不直接使用著陸腿
既然著陸腿回收已經有成熟案例,為什么還要費力設計網系回收?最現實的考慮,是重量。火箭的著陸腿通常體積大、結構復雜,還必須承受落地時的沖擊載荷。問題在于,這套設備只有在回收前的最后幾秒鐘才真正派上用場,但從火箭升空開始,它就要一直跟著飛。
在航天器設計中,結構重量從來不是小事。火箭自身多帶一部分重量,就意味著有效載荷、推進劑或者其他系統的設計空間會相應減少。網系回收省去了完整的著陸支撐結構。火箭只需要攜帶相對輕巧的掛索和鎖定裝置,落地后的支撐、緩沖和固定任務,則更多交給海上平臺完成。
這相當于把一部分設備從火箭上搬到了船上。對火箭來說,減下來的每一部分重量,都可能轉化為運載能力或者返回階段的燃料余量。尤其是在重復使用狀態下,如何盡量減少回收系統對運力的影響,本來就是設計中的核心問題之一。
網系回收還有另一個特點,就是它不要求火箭最終依靠自身站立。著陸腿方案要求火箭落在相對平整的甲板區域內,接觸甲板時的垂直速度、橫向速度和箭體傾角都不能太大,否則可能造成支腿損壞,甚至出現箭體傾覆。網系方案則是在一定范圍內先捕獲火箭,再通過柔性系統吸收能量。它對末端位置偏差和速度偏差的容忍方式,與硬著陸方案并不相同。
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當然,這不等于網系回收更簡單。著陸腿少了,火箭輕了,但海上平臺會變得更復雜。捕獲網、主動跟隨裝置、緩沖系統和船體控制,都要承擔原本由火箭著陸系統完成的一部分任務。準確地說,網系回收不是消除了困難,而是重新分配了困難。
一枚為高頻發射準備的火箭
長征十號乙由中國航天科技集團一院抓總研制,是我國首款5米芯級直徑的兩級可重復使用液體運載火箭。首飛箭全長約63米,起飛重量約760噸,起飛推力約890噸。
一級采用7臺120噸級液氧煤油發動機,二級采用液氧甲烷發動機。前者主要負責提供起飛階段所需的大推力,后者則更適合高空工作,并具有積碳較少、便于維護等特點。在返回過程中,一級發動機還要承擔多次啟動和推力調節任務。火箭不是簡單地把發動機重新點燃就行,而是要根據飛行高度、下降速度和箭體姿態,調整點火時機、發動機數量和推力大小。這一點非常關鍵。
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火箭返回時,既不能減速過早,否則會消耗過多推進劑;也不能減速太晚,否則剩余速度可能超過捕獲系統的承受范圍。每一次點火都要算得足夠準確。長征十號乙在重復使用狀態下,近地軌道運載能力仍可達到16噸。這個指標說明,它并不是一枚單純為了驗證回收技術而設計的試驗火箭。它從一開始面對的,就是大型商業衛星發射和低軌衛星互聯網星座組網等實際任務。
低軌星座建設與過去的傳統航天任務不同。
過去,一枚火箭可能準備很長時間,只執行一次特定發射。大規模星座組網則要求在較短時間內,將成批衛星持續送入軌道。誰能提供更大的運力、更高的發射頻率和更低的單次成本,誰就更容易掌握組網節奏。這正是長征十號乙被賦予的任務。不過,回收成功只是降低成本的第一步。
火箭回來以后,需要檢查多少項目,要更換多少零部件,發動機能否繼續使用,箭體結構有沒有損傷,從回收到再次發射需要多長時間,這些問題才真正決定重復使用有沒有經濟價值。如果每次回收后都要進行大規模拆解和維修,那么即使火箭成功返回,成本優勢也可能十分有限。只有把檢修流程做得足夠簡單、穩定,復用次數真正增加,重復使用才會從技術成果變成商業能力。
今天的成功,前面已經鋪了很長的路長征十號乙一子級從分離到返回,只有十幾分鐘。為了這十幾分鐘,研制團隊已經準備了多年。2024年6月,相關團隊完成3臺發動機同時點火試車。2025年8月和9月,又先后進行了系留點火試驗,繼續驗證發動機工作、箭體控制和系統協同能力。2026年2月,長征十號系列火箭實施低空飛行試驗,并結合返回技術進行了驗證。一子級最終在海上安全濺落,為此次正式海上捕獲積累了飛行數據。
直到今天,長征十號乙才真正完成入軌發射和一子級網系回收。這套試驗順序很典型。先驗證發動機能不能穩定工作,再驗證多臺發動機能不能協同;隨后驗證火箭在受控狀態下能不能完成點火和姿態調整;最后才是把全部系統放進一次真正的發射任務中。今天公眾看到的是一次成功的落網,但在它之前,發動機多次啟動、高空點火、推進劑管理、高精度導航、結構受力和海上平臺控制等技術,都已經分別接受過驗證。
只要其中一個環節沒有達到要求,這枚火箭就不可能準確進入最后的捕獲窗口。本次任務還是長征系列運載火箭的第657次發射。這個數字并不只是用來說明發射次數多。火箭技術的進步,很少來自某一次突然出現的靈感,而是建立在大量試驗、飛行數據和工程經驗之上。
從一次性使用,到能夠受控返回,再到利用海上網系完成捕獲,變化看起來發生在今天,實際上是過去幾十年積累的結果。
這條路線走通了,但還沒走完
長征十號乙成功回收以后,網絡上的興奮很容易理解。過去很長一段時間,國外商業航天企業在火箭回收和重復使用方面走得很快。它們的火箭反復起降,已經成為公眾最熟悉的商業航天畫面。相比之下,中國什么時候能完成軌道級火箭回收,一直受到關注。今天,這個問題終于有了答案。
而且中國沒有完全復制已有的著陸腿路線,而是選擇了海上網系捕獲。這至少說明,中國可重復使用火箭已經不再只是跟隨和驗證,而是開始形成自己的工程取舍。不過,也沒有必要因為一次成功,就直接宣布發射成本會立刻大幅下降。火箭能回來,和火箭能夠經濟、可靠地反復使用,中間還有一段距離。
接下來,研制團隊首先要對回收的一子級進行全面檢查。發動機經歷起飛、關機和再次點火后,狀態是否正常;箭體在返回大氣層過程中承受高溫和氣動載荷后,有沒有結構損傷;捕獲時的沖擊是否影響內部設備;哪些部件可以繼續使用,哪些必須更換,這些都需要通過實物檢測得出結論。根據目前的計劃,這枚火箭一子級最快有望在2026年年底前完成首次復用飛行。
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那次飛行的重要性,可能并不亞于今天。今天證明的是火箭能夠回來。下一次要證明的,是回來的火箭經過檢修以后,確實能夠再次安全升空。只有走完這一步,長征十號乙才算真正跨過“可回收”和“可重復使用”之間的門檻。
再往后,還要看它能復用多少次,每次維護需要多久,發射間隔能否縮短,以及整體成本能不能真正降下來。這些問題沒有今天火箭落網的畫面那么直觀,卻決定了這條技術路線最終能夠走多遠。所以,7月10日值得記住。
不是因為從這一天起,火箭發射馬上就會變得像飛機起降一樣普遍;也不是因為一次回收,就已經徹底解決了商業航天的成本問題。它真正的意義在于,中國第一次把一枚完成軌道發射任務的大型火箭一子級,從高空完整帶了回來,而且走通了一條此前沒有人真正完成過的海上網系回收路線。路已經出現了。接下來,就看這枚火箭能不能沿著這條路,一次又一次飛回來,再重新飛上去。
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