过去几年,提到可重复使用火箭,很多人脑海里首先出现的,都是火箭一级重新点火、缓缓下降,最后依靠着陆腿站在海上平台上的画面。
这条路线已经被证明可行,也因此成了不少人理解火箭回收的标准答案。但就在今天,中国航天给出了另一种解法。
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2026年7月10日12时15分,长征十号乙运载火箭从海南商业航天发射场升空。火箭顺利完成发射任务后,一子级受控返回海面,没有展开着陆腿,也没有依靠降落伞减速,而是被海上平台上的网系装置捕获。
简单说,这枚几十吨重的火箭,最后不是站在船上,而是挂在了船上。这是我国首次成功实施运载火箭一子级可控回收,也是全球首次完成轨道级运载火箭海上网系回收。对于中国可重复使用火箭来说,这当然是一件大事。不过比成功回收本身更值得关注的,是它所采用的技术路线。
一枚火箭,怎样落进海上的一张网
长征十号乙起飞大约6分钟后,火箭一、二级分离。一子级在完成预定任务后调整姿态,重新进入返回轨迹,并朝海上回收区域下降。负责接住它的,是领航者号火箭网系回收海上平台。
这艘平台全长144米,宽50米,吃水约5.5米,满载排水量约2.5万吨。从船舶尺度看,它已经相当庞大;但要在开阔海面上接住一枚从高空返回的火箭,这点面积其实谈不上宽裕。火箭下降过程中,需要通过发动机推力调节和栅格舵控制,不断修正速度、姿态和落点。与此同时,回收船也在随着海浪起伏、摇摆。
也就是说,火箭在动,船也在动。要让两者在最后几秒钟准确配合,难度并不只是飞得准这么简单。导航、控制、发动机多次点火、船体运动补偿、捕获装置响应,都必须在同一套系统中协调工作。
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海上平台的核心捕获区域,由4根绳索构成一个类似井字形的网面。火箭进入捕获区域后,箭体中下部安装的挂索装置与绳索接触并完成锁定,随后再由网系、缓冲索和液压阻尼设备吸收火箭剩余的下落动能。
这个过程并不是让火箭硬生生撞上一张静止的网。在火箭进入捕获范围后,平台上的执行机构还会根据火箭位置作出调整,让捕获框与箭体进行最后的相对配合。火箭负责尽量飞准,平台则在允许范围内主动迎上去。这大概是网系回收最有意思的地方:它没有把所有精度压力都压在火箭一侧,而是让箭和船共同完成最后几秒的对接。
从原理上看,它与舰载机利用阻拦索减速有几分相似,但实际难度要复杂得多。舰载机是沿甲板方向高速前进,火箭则是垂直下降,不仅质量大、重心高,发动机尾焰、箭体摆动和海面风浪也都会影响捕获过程。所以,所谓用网接火箭,绝不是搭几根钢索那么简单。公众看到的是火箭被挂住的一瞬间,背后真正发挥作用的,是一整套导航、控制、动力、船舶和缓冲技术。
为什么不直接使用着陆腿
既然着陆腿回收已经有成熟案例,为什么还要费力设计网系回收?最现实的考虑,是重量。火箭的着陆腿通常体积大、结构复杂,还必须承受落地时的冲击载荷。问题在于,这套设备只有在回收前的最后几秒钟才真正派上用场,但从火箭升空开始,它就要一直跟着飞。
在航天器设计中,结构重量从来不是小事。火箭自身多带一部分重量,就意味着有效载荷、推进剂或者其他系统的设计空间会相应减少。网系回收省去了完整的着陆支撑结构。火箭只需要携带相对轻巧的挂索和锁定装置,落地后的支撑、缓冲和固定任务,则更多交给海上平台完成。
这相当于把一部分设备从火箭上搬到了船上。对火箭来说,减下来的每一部分重量,都可能转化为运载能力或者返回阶段的燃料余量。尤其是在重复使用状态下,如何尽量减少回收系统对运力的影响,本来就是设计中的核心问题之一。
网系回收还有另一个特点,就是它不要求火箭最终依靠自身站立。着陆腿方案要求火箭落在相对平整的甲板区域内,接触甲板时的垂直速度、横向速度和箭体倾角都不能太大,否则可能造成支腿损坏,甚至出现箭体倾覆。网系方案则是在一定范围内先捕获火箭,再通过柔性系统吸收能量。它对末端位置偏差和速度偏差的容忍方式,与硬着陆方案并不相同。
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当然,这不等于网系回收更简单。着陆腿少了,火箭轻了,但海上平台会变得更复杂。捕获网、主动跟随装置、缓冲系统和船体控制,都要承担原本由火箭着陆系统完成的一部分任务。准确地说,网系回收不是消除了困难,而是重新分配了困难。
一枚为高频发射准备的火箭
长征十号乙由中国航天科技集团一院抓总研制,是我国首款5米芯级直径的两级可重复使用液体运载火箭。首飞箭全长约63米,起飞重量约760吨,起飞推力约890吨。
一级采用7台120吨级液氧煤油发动机,二级采用液氧甲烷发动机。前者主要负责提供起飞阶段所需的大推力,后者则更适合高空工作,并具有积碳较少、便于维护等特点。在返回过程中,一级发动机还要承担多次启动和推力调节任务。火箭不是简单地把发动机重新点燃就行,而是要根据飞行高度、下降速度和箭体姿态,调整点火时机、发动机数量和推力大小。这一点非常关键。
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火箭返回时,既不能减速过早,否则会消耗过多推进剂;也不能减速太晚,否则剩余速度可能超过捕获系统的承受范围。每一次点火都要算得足够准确。长征十号乙在重复使用状态下,近地轨道运载能力仍可达到16吨。这个指标说明,它并不是一枚单纯为了验证回收技术而设计的试验火箭。它从一开始面对的,就是大型商业卫星发射和低轨卫星互联网星座组网等实际任务。
低轨星座建设与过去的传统航天任务不同。
过去,一枚火箭可能准备很长时间,只执行一次特定发射。大规模星座组网则要求在较短时间内,将成批卫星持续送入轨道。谁能提供更大的运力、更高的发射频率和更低的单次成本,谁就更容易掌握组网节奏。这正是长征十号乙被赋予的任务。不过,回收成功只是降低成本的第一步。
火箭回来以后,需要检查多少项目,要更换多少零部件,发动机能否继续使用,箭体结构有没有损伤,从回收到再次发射需要多长时间,这些问题才真正决定重复使用有没有经济价值。如果每次回收后都要进行大规模拆解和维修,那么即使火箭成功返回,成本优势也可能十分有限。只有把检修流程做得足够简单、稳定,复用次数真正增加,重复使用才会从技术成果变成商业能力。
今天的成功,前面已经铺了很长的路长征十号乙一子级从分离到返回,只有十几分钟。为了这十几分钟,研制团队已经准备了多年。2024年6月,相关团队完成3台发动机同时点火试车。2025年8月和9月,又先后进行了系留点火试验,继续验证发动机工作、箭体控制和系统协同能力。2026年2月,长征十号系列火箭实施低空飞行试验,并结合返回技术进行了验证。一子级最终在海上安全溅落,为此次正式海上捕获积累了飞行数据。
直到今天,长征十号乙才真正完成入轨发射和一子级网系回收。这套试验顺序很典型。先验证发动机能不能稳定工作,再验证多台发动机能不能协同;随后验证火箭在受控状态下能不能完成点火和姿态调整;最后才是把全部系统放进一次真正的发射任务中。今天公众看到的是一次成功的落网,但在它之前,发动机多次启动、高空点火、推进剂管理、高精度导航、结构受力和海上平台控制等技术,都已经分别接受过验证。
只要其中一个环节没有达到要求,这枚火箭就不可能准确进入最后的捕获窗口。本次任务还是长征系列运载火箭的第657次发射。这个数字并不只是用来说明发射次数多。火箭技术的进步,很少来自某一次突然出现的灵感,而是建立在大量试验、飞行数据和工程经验之上。
从一次性使用,到能够受控返回,再到利用海上网系完成捕获,变化看起来发生在今天,实际上是过去几十年积累的结果。
这条路线走通了,但还没走完
长征十号乙成功回收以后,网络上的兴奋很容易理解。过去很长一段时间,国外商业航天企业在火箭回收和重复使用方面走得很快。它们的火箭反复起降,已经成为公众最熟悉的商业航天画面。相比之下,中国什么时候能完成轨道级火箭回收,一直受到关注。今天,这个问题终于有了答案。
而且中国没有完全复制已有的着陆腿路线,而是选择了海上网系捕获。这至少说明,中国可重复使用火箭已经不再只是跟随和验证,而是开始形成自己的工程取舍。不过,也没有必要因为一次成功,就直接宣布发射成本会立刻大幅下降。火箭能回来,和火箭能够经济、可靠地反复使用,中间还有一段距离。
接下来,研制团队首先要对回收的一子级进行全面检查。发动机经历起飞、关机和再次点火后,状态是否正常;箭体在返回大气层过程中承受高温和气动载荷后,有没有结构损伤;捕获时的冲击是否影响内部设备;哪些部件可以继续使用,哪些必须更换,这些都需要通过实物检测得出结论。根据目前的计划,这枚火箭一子级最快有望在2026年年底前完成首次复用飞行。
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那次飞行的重要性,可能并不亚于今天。今天证明的是火箭能够回来。下一次要证明的,是回来的火箭经过检修以后,确实能够再次安全升空。只有走完这一步,长征十号乙才算真正跨过“可回收”和“可重复使用”之间的门槛。
再往后,还要看它能复用多少次,每次维护需要多久,发射间隔能否缩短,以及整体成本能不能真正降下来。这些问题没有今天火箭落网的画面那么直观,却决定了这条技术路线最终能够走多远。所以,7月10日值得记住。
不是因为从这一天起,火箭发射马上就会变得像飞机起降一样普遍;也不是因为一次回收,就已经彻底解决了商业航天的成本问题。它真正的意义在于,中国第一次把一枚完成轨道发射任务的大型火箭一子级,从高空完整带了回来,而且走通了一条此前没有人真正完成过的海上网系回收路线。路已经出现了。接下来,就看这枚火箭能不能沿着这条路,一次又一次飞回来,再重新飞上去。
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