長征十號乙首飛成功！全球首次“網(wǎng)系回收”，到底厲害在哪？

7月10日，長征十號乙運載火箭從海南商業(yè)航天發(fā)射場成功升空，將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。

幾分鐘后，更精彩的一幕出現(xiàn)了——完成任務(wù)的一子級既沒有墜入海中，也沒有像美國的獵鷹-9的一子級依靠著陸腿站立海上在回收平臺上，而是精準飛向海上的網(wǎng)系回收平臺，被一張柔性大網(wǎng)穩(wěn)穩(wěn)“接住”。

長征十號乙運載火箭一子級可控回收過程 圖片來源：空天逐夢

這是我國首次成功實施運載火箭一子級可控回收，也是全球首次實現(xiàn)運載火箭網(wǎng)系回收，標志著我國在重復(fù)使用運載火箭技術(shù)領(lǐng)域取得了新的突破。

對此，蝌蚪君連線采訪了全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩。龐之浩表示，海上網(wǎng)系回收最大的創(chuàng)新，在于將傳統(tǒng)依靠著陸腿完成著陸，轉(zhuǎn)變?yōu)槔萌嵝跃W(wǎng)系實現(xiàn)末段捕獲，為重復(fù)使用火箭探索了一條新的技術(shù)路線。

很多人看到這里都會好奇：火箭為什么一定要回收？又為什么會有多種回收方式？長征十號乙采用的“海上網(wǎng)系回收”，到底特別在哪里？

答案要從火箭為什么要“飛回來”說起。

為什么大家都在研究火箭回收？

對于很多人來說，火箭最重要的任務(wù)就是把衛(wèi)星、飛船送上太空。但對于航天工程師來說，還有一個同樣重要的問題：怎樣才能降低火箭的發(fā)射成本？

傳統(tǒng)運載火箭大多屬于"一次性用品"。第一級火箭完成推進任務(wù)后，通常會墜入海洋或落到預(yù)定區(qū)域，而無法再次使用。這意味著，每完成一次發(fā)射，就需要重新制造一枚新的火箭。

如果把火箭比作飛機，這就相當于每飛一次航班，就報廢一架飛機。

圖片來源：新華社

隨著低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、空間站補給等航天發(fā)射任務(wù)越來越多，人類進入太空的頻率正在不斷提高。如果火箭始終只能一次性使用，發(fā)射成本和制造壓力都會越來越大。因此，可重復(fù)使用運載火箭，被認為是未來航天發(fā)展的重要方向。

要想使運載火箭能重復(fù)使用，首先要讓火箭飛回來，軟著陸；接著，經(jīng)過簡單的維修，加注新的推進劑；最后，再次發(fā)射它。所以重復(fù)使用運載火箭的第一步是要讓火箭飛回來，軟著陸。

不過，讓火箭飛回來，軟著陸，并不是一件容易的事。甚至很多航天專家都認為，回收比發(fā)射還難。

第一級火箭與第二級火箭在高度約65千米完成分離時，仍然保持著極高的飛行速度，達到約2千米每秒，所以它靠慣性繼續(xù)向上飛行沖高至頂點約105千米。想要返回，它首先要在空中完成一次"調(diào)頭"，隨后重新點火減速，再借助柵格舵利用空氣阻力進一步降低速度。

若火箭是一根細針，火箭回收便是從萬米高空迎風擲出，讓針尖垂直落進海上方寸靶區(qū)。在火箭回收的整個過程中，推進劑管理、發(fā)動機多次啟動可靠性、制導(dǎo)導(dǎo)航控制、防熱設(shè)計、著陸緩沖等多個系統(tǒng)都必須精準配合。最后，在距離海面很近時，還要把落點誤差控制到極小范圍內(nèi)。

長征十號運載火箭一級箭體成功分離 圖片來源：央視新聞

短幾分鐘內(nèi)，火箭需要連續(xù)完成滑行調(diào)姿段、氣動減速段、動力減速段和著陸段等一系列高難度動作，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差，都可能導(dǎo)致回收失敗。正因為如此，如何讓火箭既能安全返回，又能盡可能降低回收成本、提高再次使用效率，成為各國航天不斷探索的重要課題。

為了把火箭接回來，人類想出了不同辦法

既然回收如此困難，人們自然也嘗試過不同的技術(shù)路線。最早的方案之一，是降落傘回收。

美國“電子”號火箭采用傘降海面回收方案 圖片來源：新華網(wǎng)

火箭或部分部件打開降落傘，依靠空氣阻力減速，最終落到海面或陸地。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但落點容易受到風影響，精度有限，落海后還可能受到海水腐蝕，因此更多用于部分部件，而不是大型一級火箭。

另一種思路，是水平回收。

圖片來源：新華網(wǎng)

典型代表就是航天飛機。它依靠機翼滑翔，像飛機一樣降落在跑道上。這種方式著陸平穩(wěn)，但需要機翼、起落架等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，維護成本較高，因此并沒有成為今天大型運載火箭的主流選擇。

目前應(yīng)用最廣泛的，則是垂直動力反推減速回收，即一子級分離后調(diào)頭、發(fā)動機多次點火反推減速，垂直姿態(tài)返回。這也分三種方式。

一種是靠著陸腿垂直著陸，即火箭底部展開液壓著陸腿，直接站立在陸地場坪 / 海上回收船。這種最成熟，典型代表是美國SpaceX的獵鷹 9、藍色起源公司的新格倫。這種目前最成熟。

另一種是塔架機械臂空中捕獲（筷子回收），即助推器飛回發(fā)射塔上空懸停，巨型機械臂直接夾住箭體，無需著陸腿。其典型代表是SpaceX 公司的星艦超重型助推器，目前處于試驗驗證階段。

第三種是海上網(wǎng)系柔性捕獲，即火箭無著陸腿，而是帶掛鉤降落，被海上平臺 “井” 字形阻攔網(wǎng)吊掛緩沖回收。典型代表是長征十號乙，配套 “領(lǐng)航者” 回收船。

中國重復(fù)使用運載火箭新技術(shù)驗證箭 圖片來源：新華網(wǎng)

采用靠著陸腿垂直著陸的方式時，火箭先重新點火減速，不斷調(diào)整姿態(tài)，最終依靠發(fā)動機反推減速垂直降落，并利用著陸腿穩(wěn)定站立。這種方式雖然成熟，不過也有自己的代價。為了能夠安全落地，火箭需要預(yù)留返程推進劑，還要攜帶著陸腿等額外結(jié)構(gòu)。這些重量都會占用火箭本可以用于運送衛(wèi)星的運載能力。

因此，如何讓火箭既能安全回收，又盡可能減少額外重量，一直是重復(fù)使用技術(shù)的重要課題。

另外，對著陸精度要求較高。第二種方式對控制精度極致嚴苛（厘米級懸停），火箭必須精準回到發(fā)射塔正上方，空中長時間穩(wěn)定懸停，制導(dǎo)、推力差動控制難度是三種方案最高。

長征十號乙，為什么選擇“一張大網(wǎng)”？

此次長征十號乙最大的亮點，就是給出了一個新的答案。它采用的是海上網(wǎng)系回收。

這種方式仍然屬于垂直回收，但最后一步發(fā)生了變化。火箭不再依靠著陸腿站穩(wěn)，而是在接近海面時自動展開掛鉤，與海上回收平臺上的柔性網(wǎng)結(jié)構(gòu)精準配合，最終穩(wěn)穩(wěn)掛在“井”字形網(wǎng)索上，實現(xiàn)捕獲回收。

海上網(wǎng)系回收動畫演示過程 圖片來源：空天逐夢

可以把它想象成：不是讓運動員跳下來自己站穩(wěn)，而是在終點準備好一張巨大的安全網(wǎng)，把高速返回的火箭穩(wěn)穩(wěn)“接住”。

這樣做，有幾個明顯優(yōu)勢。

首先，可以減輕火箭重量。由于不用安裝復(fù)雜、沉重的著陸腿，箭體結(jié)構(gòu)能夠進一步簡化，把更多重量留給真正需要送入太空的有效載荷，提高運載能力和經(jīng)濟性。它采用輕量化掛鉤，死重不足著陸腿方案 1/10；回收狀態(tài) 近地軌道運力折損僅約16%，顯著優(yōu)于著陸腿方案（23%~40%）。

其次，回收窗口更寬。傳統(tǒng)垂直著陸，對落點精度要求極高；而柔性網(wǎng)不僅具有一定緩沖能力，而且對落點偏差更加包容，有助于提高回收成功率。大尺寸網(wǎng)系大幅放寬制導(dǎo)精度要求，落點容錯窗口可達±50 米級，從而能降低發(fā)動機末端懸停控制難度；平臺緩沖抵消海面晃動，4 級海況仍可作業(yè)，抗風浪能力更強。

三是，“動對動” 海上作業(yè)，部署靈活。回收船可機動至任意回收海域，適配海南等濱海發(fā)射場；不受陸地場地、發(fā)射塔位置約束。

四是，柔性回收保護箭體，降低落地沖擊損傷。它不直接撞擊甲板，減少底部發(fā)動機、箭體結(jié)構(gòu)磕碰與高溫灼燒，降低復(fù)用檢修成本。

圖片來源：新華社

對此，全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩對蝌蚪君表示，相比傳統(tǒng)方式，采用網(wǎng)系回收，火箭無需攜帶數(shù)噸重的著陸腿，僅保留輕量化掛鉤，能夠進一步減輕箭體重量，把更多運載能力留給有效載荷。同時，柔性網(wǎng)系還能提供緩沖能力，對火箭落點具有更大的容錯空間，有助于降低回收過程中的結(jié)構(gòu)沖擊，提高重復(fù)使用潛力。

當然，這種方案也帶來了新的挑戰(zhàn)。海上的回收平臺并不是靜止的。風浪、海流都會讓船體持續(xù)晃動，即使采用動力定位系統(tǒng)，也難以做到絕對穩(wěn)定。

因此，這不是火箭“一個人的表演”。火箭要精準尋找回收船，回收船也要實時調(diào)整位置，雙方必須在動態(tài)環(huán)境中完成高精度協(xié)同，最終實現(xiàn)精準捕獲。正因如此，這次任務(wù)被形象地稱為一場“箭與船的海上共舞”。

另外，捕獲回收船要運回港口檢修，復(fù)用周轉(zhuǎn)周期比著陸腿方案長；僅適用于海上回收場景，無法陸地落地。

這張“大網(wǎng)”，托起的是未來的航天能力

此次任務(wù)創(chuàng)造了兩項紀錄：我國首次成功實施運載火箭一子級可控回收，也是全球首次實現(xiàn)運載火箭網(wǎng)系回收。它證明的不只是火箭能夠飛回來，更重要的是，我國探索出了一條具有自身特色的重復(fù)使用火箭技術(shù)路線。

圖片來源：新華社

事實上，火箭回收從來沒有唯一答案。不同國家、不同型號火箭采用不同回收方式，也讓不少人產(chǎn)生疑問：究竟哪一種才是未來的發(fā)展方向？

對此，全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩對蝌蚪君表示，火箭回收沒有一種技術(shù)路線能夠適用于所有火箭和所有任務(wù)。不同火箭承擔的任務(wù)不同，運載能力、目標軌道、發(fā)射場條件以及成本要求都存在差異。

例如，執(zhí)行高軌道或深空探測任務(wù)時，火箭往往需要將更多推進劑用于入軌，如果再預(yù)留大量燃料用于返回，就會明顯影響運載能力；而不同回收場景，對陸地、海上平臺以及箭體結(jié)構(gòu)的要求也各不相同。因此，工程設(shè)計需要根據(jù)具體任務(wù)，在運力、成本、安全性和復(fù)用效率之間進行綜合權(quán)衡。

按照計劃，此次成功回收的一子級還將開展檢查、維護和復(fù)用驗證，預(yù)計將在今年年底前完成首次復(fù)用飛行。如果說過去，人們更關(guān)心的是火箭能不能飛上太空；那么未來，一個越來越重要的問題將變成：它能不能安全、高效地一次次飛回來。

而長征十號乙穩(wěn)穩(wěn)落入那張“大網(wǎng)”，不僅接住了一枚火箭，也接住了我國重復(fù)使用運載火箭邁向低成本、高頻次發(fā)展的新起點。

1.https://www.news.cn/politics/20260710/1a2fac984d9a468aa9a71cdcce236eba/c.html

2.https://paper.people.com.cn/rmrb/pc/content/202607/11/content_30168073.html

3.https://epaper.gmw.cn/gmrb/html/content/202607/11/content_19007.html

4.https://www.xinhuanet.com/milpro/20240625/5192873f028941f6914866fcd03d1bf9/c.html

作者：蝌蚪君

審核：劉穎 李培元 張超 楊柳

審核專家：龐之浩 全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家