網(wǎng)系回收，全球首次！深入解讀我國首次火箭可控回收任務(wù)

2026年7月10日，

又一個中國航天的歷史性時刻

在中國南海“上演”。

當(dāng)日上午12時15分，

長征十號乙運載火箭

在海南商業(yè)航天發(fā)射場發(fā)射升空，

將衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道。

火箭一二級分離約6分鐘后，

一子級垂直返回，

在海上回收平臺

通過網(wǎng)系捕獲方式成功回收，

發(fā)射及一子級回收任務(wù)取得圓滿成功。

此次任務(wù)是我國

首次成功實施運載火箭可控回收，

也是全球首次運載火箭網(wǎng)系回收，

標(biāo)志著我國在重復(fù)使用火箭技術(shù)領(lǐng)域

取得歷史性突破，

將為加快提升我國進(jìn)出空間能力

奠定堅實基礎(chǔ)。

長征十號乙運載火箭成為我國

首型成功實施回收的重復(fù)使用運載火箭。

長十乙火箭矗立在發(fā)射場（中國航天報 宿東 攝）

為什么要開展火箭回收？

傳統(tǒng)火箭是一次性運載工具，造價不菲，

回收復(fù)用可大幅降低成本，

但火箭回收的過程，

比火箭發(fā)射可還要復(fù)雜。

接下來，就讓我們一起看看，

中國航天人如何成功應(yīng)對這場“大考”。

01

來自天空的考題

“長十乙”一子級分離時，箭體的飛行速度仍然很快。

可以做個對比：客機(jī)降落時，速度不過每秒200多米，而火箭一子級分離時，速度已逼近每秒2公里，更難的是還要在接下來幾分鐘里，完成調(diào)姿、減速、再入、制導(dǎo)和末端捕獲等一系列動作。

要在幾分鐘內(nèi)讓一子級箭體速度減至零，以受控方式垂直落在海上回收平臺的大網(wǎng)上，就相當(dāng)于從一座摩天大樓頂端拋下一根長竹竿，讓它穿過幾十層樓間的橫風(fēng)，豎直落進(jìn)地面一個飄忽不定的窄口瓶里。

為此，火箭須額外攻克大范圍變推力、高精度制導(dǎo)和高效熱防護(hù)等難題，還得從寶貴的燃料中分出一部分用在“回家”上。技術(shù)難度之大，不言而喻。

SpaceX的獵鷹9號火箭首次成功回收前，經(jīng)歷了多次高空解體、著陸傾覆和海上平臺爆炸。2024年至今，國內(nèi)多家航天企業(yè)的垂直起降回收試驗仍處于技術(shù)驗證階段，尚未走到真正工程化的回收環(huán)節(jié)。全球范圍內(nèi)，真正實現(xiàn)火箭常態(tài)化復(fù)用的屈指可數(shù)。

火箭回收的探索之路布滿荊棘。理想模型中，火箭分離后轉(zhuǎn)身再次點火，便能沿預(yù)定彈道返回。但在真實飛行中，首先要解決一個更基礎(chǔ)的問題——發(fā)動機(jī)能否重新點火？

在接近失重的狀態(tài)下，推進(jìn)劑會在箭體貯箱內(nèi)飄浮。發(fā)動機(jī)要再次啟動，推進(jìn)劑必須穩(wěn)定抵達(dá)入口，此時氣泡一旦進(jìn)入發(fā)動機(jī)泵體，輕則輸送不穩(wěn)，重則點火失敗。

長十乙火箭轉(zhuǎn)運（中國航天報 宿東 攝）

“返回段點火，最怕的是推進(jìn)劑沒有被送到該到達(dá)的位置。”航天科技集團(tuán)一院朱平平說，“發(fā)動機(jī)要重新工作，前提是先把推進(jìn)劑穩(wěn)定送到發(fā)動機(jī)入口。”

解決這個難題的首要工作是讓火箭完成“沉底”動作：輔助動力系統(tǒng)提供微小推力，讓推進(jìn)劑在慣性作用下重新貼向貯箱底部；貯箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)要保證返回段燃料穩(wěn)定供給；低溫發(fā)動機(jī)要按程序預(yù)冷；姿態(tài)控制系統(tǒng)要把箭體調(diào)到正確方向。

這些動作分屬不同系統(tǒng)，但必須環(huán)環(huán)相扣，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響后續(xù)飛行。

火箭一、二級分離后，一級隨即轉(zhuǎn)入返回程序。當(dāng)高度降到60多公里時，多臺發(fā)動機(jī)再次點火，反向推力開始給火箭“踩剎車”，這道工序叫“再入減速”。減速不足、速度太快，箭體進(jìn)入稠密大氣后將超出結(jié)構(gòu)和防熱承受能力；減速過度、剎車太猛，飛行軌跡又會偏離預(yù)定彈道，落點可能偏離回收平臺。進(jìn)退之間，步步驚心，幾乎沒有容錯空間。

回收示意圖

“再入減速，我們都叫它‘鬼門關(guān)’。發(fā)動機(jī)點不著或者點不準(zhǔn)，就很可能造成回收失敗。”朱平平說。

完成再入減速后，發(fā)動機(jī)熄火，此時真正的考驗是能否對空氣氣流進(jìn)行有效控制。箭體以極高速度扎入稠密大氣，4片柵格舵從箭體四周展開，每片舵面約有一張雙人床大小，在高速氣流中提供阻力和控制力，幫助箭體穩(wěn)定姿態(tài)、修正偏差。

在這一階段，箭體要承受約百千帕的峰值動壓。動壓越大，減速越猛，氣流對結(jié)構(gòu)的沖擊也越強(qiáng)。底部防熱材料還要承受高溫?zé)g。約幾十秒的氣動減速后，箭體要在狂暴氣流中穩(wěn)住姿態(tài)，同時不斷通過柵格舵和發(fā)動機(jī)修正箭體與回收平臺之間的相對位置。

“長十乙火箭回收，不僅要能‘回得來’，還要處理好回收能力與運載能力之間的關(guān)系。”航天科技集團(tuán)一院姜周說，“如果一子級分離點過低、速度過低，回收難度會降低，但二子級入軌能力也將受影響。要在保持運載能力的同時完成返回，火箭必須經(jīng)歷更嚴(yán)酷的力熱環(huán)境。”

火箭一子級繼續(xù)下降。當(dāng)高度降到約3公里時，多臺發(fā)動機(jī)再次點火，火箭進(jìn)入著陸段。南海上的回收平臺，已經(jīng)做好一切準(zhǔn)備，靜待一子級歸來。

02

來自海面上的考題

從天空回到海面，落點不像在陸地上那樣靜候來客。

海浪拍打著“領(lǐng)航者”號，平臺不斷發(fā)生橫搖、縱搖和升沉，即便配備DP2動力定位系統(tǒng)，回收平臺也無法完全消除晃動。在4級海況下，平臺仍可能產(chǎn)生2~3度傾斜。與此同時，火箭從數(shù)千米高空垂直下降，速度、姿態(tài)、位置都在快速變化。

天上的箭、海上的船、甲板上的網(wǎng)，每一秒都在形成新的相對關(guān)系。

“在陸地上回收，目標(biāo)是固定的。海上不一樣，船在動，火箭也在動。”航天科技集團(tuán)一院鄭偉說，這是“動對動”的控制。

網(wǎng)系回收就是在這樣的動態(tài)環(huán)境中完成的一種箭地協(xié)同回收方式。火箭降至一定高度后，箭上掛索機(jī)構(gòu)啟動，穩(wěn)穩(wěn)掛在海上平臺布設(shè)的“井”字形繩索上，完成捕獲回收。簡單說，返回的火箭不靠著陸腿站立，而是飛進(jìn)一張大網(wǎng)里，由網(wǎng)系和緩沖裝置逐步吸收沖擊。

這張網(wǎng)不是簡單“張網(wǎng)以待”。船要找箭，箭也要找船。二者都是六自由度運動的物體，要在海浪擾動中完成高動態(tài)協(xié)同匹配。平臺要實時提供位置、姿態(tài)和運動狀態(tài)，火箭也要根據(jù)這些信息主動補(bǔ)償角度偏差。

著陸段啟動后，火箭與回收平臺以毫秒級周期交換信息。火箭根據(jù)平臺的實時狀態(tài)調(diào)整下降軌跡和姿態(tài)，平臺則依靠動力定位系統(tǒng)盡量保持穩(wěn)定。

長十乙火箭（中國航天報 宿東 攝）

姜周介紹，長十乙火箭上布設(shè)了上千個傳感器，實時感知飛行狀態(tài)。對一枚要實現(xiàn)返回、制導(dǎo)、捕獲的火箭來說，數(shù)據(jù)傳輸和狀態(tài)判斷的實時性直接影響最后能否精準(zhǔn)入網(wǎng)。

“返回段和回收段有很多傳統(tǒng)火箭沒有的動作。數(shù)據(jù)量更大，鏈路更復(fù)雜，對實時反應(yīng)的要求也更高。”航天科技集團(tuán)一院郝靖偉說。

同時，火箭掛網(wǎng)不能只滿足“位置到了”。鄭偉介紹，箭體與繩索接觸的瞬間，位置、速度、姿態(tài)都要控制精準(zhǔn)。飛機(jī)降落在跑道上，前后偏幾米還有調(diào)整空間，但火箭落向一張網(wǎng)，機(jī)會只有一次。接近平臺時，火箭通過多種導(dǎo)航實時計算“我在哪、船在哪”。隨后，它自主調(diào)整滾轉(zhuǎn)姿態(tài)，把箭體擺到與網(wǎng)面匹配的方向，垂直下降。

讓火箭怎樣落下來，早在方案論證階段就已經(jīng)成為一道工程選擇題。傳統(tǒng)垂直回收火箭通常依靠著陸腿，在發(fā)動機(jī)反推作用下落到平臺上，而長十乙火箭一子級沿用長十甲火箭成熟構(gòu)型，箭體直徑為5米，使用7臺液氧煤油發(fā)動機(jī)，回收重量較大，同等條件下采用網(wǎng)系掛鉤更利于回收。

同時，掛鉤接網(wǎng)是一個柔性緩沖過程，對速度偏差和落點偏差的容忍度更高。“掛鉤落在網(wǎng)面不同位置都能被兜住，相當(dāng)于給回收留了更多余地。而且這套系統(tǒng)可以通過調(diào)整網(wǎng)面大小和繩索強(qiáng)度，適配不同規(guī)模的火箭，具備通用性。”朱平平解釋。

火箭網(wǎng)系回收（中國航天報 黃希 攝）

承載這張網(wǎng)的是去年11月航天科技集團(tuán)一院研制交付的首艘火箭網(wǎng)系回收海上平臺“領(lǐng)航者”號。平臺長約144米、寬50米，吃水5.5米，滿載排水量2.5萬噸，具備DP2動力定位能力，可在復(fù)雜海況中保持高精度定點駐留。它與網(wǎng)系回收裝置等產(chǎn)品組合，成為茫茫大海上的移動著陸場。

今年2月11日，在長征十號系列運載火箭系統(tǒng)低空演示驗證與夢舟載人飛船系統(tǒng)最大動壓逃逸飛行試驗中，海上回收技術(shù)方案的可行性首次在真實海況下得到驗證。此次長十乙火箭首飛任務(wù)，首次以海上網(wǎng)系捕獲方式完成火箭一子級回收，驗證了多項重復(fù)使用火箭關(guān)鍵核心技術(shù)。

箭體下降到百米級高度后，箭上4個掛鉤向外展開。在箭地協(xié)同控制作用下，箭體完成精準(zhǔn)回收。接觸的那一刻，網(wǎng)面帶著箭體順勢下移，像一張巨大的網(wǎng)兜，通過柔性緩沖把殘余能量逐步吸收。一級箭體被網(wǎng)系成功捕獲并穩(wěn)固在海上平臺的網(wǎng)系裝置中。

到這里，回收現(xiàn)場的緊張與興奮告一段落。但這道工程題還沒有解完。

03

商業(yè)閉環(huán)的考題

星送到站了，箭也回收了，但成功之后，火箭還不能馬上被稱為“可復(fù)用”，它要被運回廠房，接受拆檢、測量和評估。

對重復(fù)使用火箭來說，回來只是第一步。發(fā)射、回收、檢測、維修、復(fù)飛連成閉環(huán)后，復(fù)用帶來的成本優(yōu)勢和高頻發(fā)射能力才有釋放空間。

火箭研制團(tuán)隊（中國航天報 宿東 攝）

“火箭重復(fù)使用是未來人類大規(guī)模自由進(jìn)出空間的重要路徑，也支撐著更低成本、更高頻次的航天發(fā)射任務(wù)趨勢。對商業(yè)航天而言，這一點更加直接。”姜周表示，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、遙感星座、通信星座等空間基礎(chǔ)設(shè)施加速建設(shè)，發(fā)射任務(wù)呈現(xiàn)數(shù)量大、批次密、窗口集中的特點。火箭要運得多，也要響應(yīng)快，還要成本低，這些需求匯集到一點，才能實現(xiàn)一枚重復(fù)使用火箭的經(jīng)濟(jì)價值。

長十乙火箭正是面向這一需求研制的。這是一枚5米直徑兩級串聯(lián)構(gòu)型的大型液體火箭，全箭長約63米，起飛推力890噸，起飛重量約760噸。它的一子級沿用長十甲火箭一子級狀態(tài)，具備重復(fù)使用能力；二子級搭載一臺全新研制的大推力液氧甲烷發(fā)動機(jī)，面向商業(yè)發(fā)射任務(wù)進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計。在可回收狀態(tài)下，其近地軌道運載能力為16噸，可滿足低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座部署、大型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射等各類任務(wù)需求。

“重復(fù)使用和低成本之間，不能直接畫等號。一輛車開了多年，如果每次大修保養(yǎng)的費用超過買新車，復(fù)用便失去了經(jīng)濟(jì)意義。火箭也是如此。”朱平平說，長十乙火箭一子級每一次回收后的檢修成本、供應(yīng)鏈穩(wěn)定性、可靠性變化，這些都需要真實飛行數(shù)據(jù)來修正。

火箭研制團(tuán)隊（中國航天報 張曉寧 攝）

因此，研制團(tuán)隊在設(shè)計階段就把“回來以后怎么檢、怎么修”納入考量。關(guān)鍵機(jī)構(gòu)能否分解重裝，零組件更換是否方便，檢測流程能否壓縮，這些工作不會出現(xiàn)在發(fā)射畫面里，卻關(guān)系到下一次起飛前的每一道工序。

“火箭能不能回來，考驗的是箭、船、網(wǎng)、控、測、保各環(huán)節(jié)能不能形成閉環(huán)。”姜周認(rèn)為，這套閉環(huán)建立起來，就會推動航天領(lǐng)域能力提升。

此時此刻，南海海面?zhèn)鱽淼木揄懪c歡呼，已漸漸歸于平靜。航天人將帶著“戰(zhàn)果”回到廠房。那里沒有點火起飛時的烈焰，也沒有回收成功時的歡呼，有的只是再一次的“長征”。

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責(zé)任編輯丨陳伊南

校對丨陳婷

執(zhí)行主編丨張灝然 李虹縈

內(nèi)容來源丨航天科技集團(tuán) 中國航天報