可回收火箭發展30年，為什么只有中美在競跑

這不僅是一場技術競賽，更是一次產業革命。

來源 |騰訊科技

作者 |顏翔

2025年10月，在海南商業航天發射場，用于可重復使用火箭的海上回收系統正式開工建造，預計2026年底交付。

這套系統將具備動力定位、遠程遙控、無人操作等能力，為中國商業火箭提供海上回收的公共服務平臺。

與此同時，藍箭航天的“朱雀三號”運載火箭也順利完成首飛任務的第一階段，下一步將向火箭回收技術發起挑戰，預計2025年內實現首飛。

隨著朱雀三號等新一代復用火箭的推進，中國在可回收運載技術上正逐步縮短與全球領先者的差距，邁向自主可持續的太空能力。

一直以來，可回收火箭技術——讓一枚重達數百噸的火箭從太空邊緣返回并著陸，這個難題困擾了航天工業數十年。

火箭回收并非新概念。

1993年，美國麥道公司的DC-X試驗火箭就完成了人類首次垂直起降演示。

雖然只飛了45米高，持續59秒，但它證明了“讓火箭飛回來”在技術上是可行的。

從概念驗證到工程實現，人類走了近30年。

如今，中美兩國正在各自推進回收技術的工程化應用。

像美國的SpaceX已經形成了較為成熟的回收復用體系，中國航天也在加速技術驗證和迭代。

放眼全球，這個賽道上竟然只有中美兩個“實質性玩家”。

其他的傳統航天強國在可回收火箭領域要么剛剛起步，要么仍在觀望。

一項被認為能夠大幅降低發射成本的革命性技術，為何在30年后仍未全面普及？

百米級火箭的回收復用，技術門檻究竟在哪里？

01

被遺棄的先驅：

DC-X的命運轉折

麥道公司DC-X項目原本前景光明。

從1993年到1996年，這枚錐形試驗火箭完成了12次成功飛行測試，最高飛到了3140米，展現出了巨大的技術潛力。

NASA甚至接手了該項目，將其升級為DC-XA繼續測試。

然而，命運在1996年7月情況急轉直下。

在第四次測試飛行中，DC-XA成功完成了所有飛行動作，但在著陸時，四個著陸支架中的一個未能展開，火箭傾倒在地面，推進劑泄露引發大火，整個箭體被燒毀。

事故本身并非不可克服的技術障礙，但它成了壓垮項目的最后一根稻草。

當時的NASA正全力投入航天飛機計劃和國際空間站建設，預算捉襟見肘。

更關鍵的是，90年代的發射市場還不夠大，每年全球也就幾十次發射，“省錢”并不是最迫切的需求。

再加上，當時的材料技術、飛控系統、成本控制都遠未成熟。

面對高昂的后續研發成本和不確定的商業前景，NASA選擇了放棄。

這一放棄，就是20年。

直到商業航天時代來臨，火箭回收才重新回到人們的視野。

02

馬斯克的SpaceX

2001年，馬斯克在籌劃‘火星綠洲’計劃時，曾兩次前往俄羅斯試圖購買退役的洲際彈道導彈，但高昂的報價震驚了他。

那一刻他意識到，如果按傳統方式造火箭，火星夢想根本無從談起。

于是，2002年，他拿著賣掉PayPal的1億美元創立了SpaceX，立志通過降低發射成本、實現火箭重復使用，讓人類真正有能力抵達火星。

SpaceX的火箭回收之路充滿坎坷。

2013年，獵鷹9號首次嘗試“受控墜海”，火箭成功減速但最終解體。

2015年1月，第一次嘗試海上平臺著陸，火箭撞上了駁船爆炸。

4月再試，火箭在平臺上傾倒。

6月發射失敗，火箭在空中解體.....

轉折點出現在2015年12月。

在21日晚上，獵鷹9號一級火箭在將11顆衛星送入軌道后，成功返回卡納維拉爾角著陸場，實現了軌道級火箭的首次陸地回收。

短短9分鐘，改變了航天史的走向。

火箭回收真正的考驗是復用。

2017年3月30日，一枚“二手”獵鷹9號成功發射并再次回收，證明了火箭回收不只是技術演示，而是可以形成商業閉環。

此后，SpaceX將回收復用變成了常態——

有的火箭已經飛了20多次，發射成本從行業平均的6000萬美元降到了1500萬美元左右。

隨著火箭回收技術的成熟，SpaceX開始將目光投向更宏大的目標——載人航天。

獵鷹9號的可靠性和低成本讓NASA看到了重返載人發射的希望。

經過多年的研發和測試，龍飛船項目應運而生，它不僅要把人送上太空，還要證明商業公司可以承擔起這個重任。

2020年5月30日，歷史性時刻到來。

龍飛船載著兩名NASA宇航員從肯尼迪航天中心升空，這是美國自2011年航天飛機退役后首次用本土火箭將宇航員送上太空。

而執行這次任務的獵鷹9號第一級，在將載人飛船送入軌道后，依然穩穩降落在大西洋上的回收平臺上——

載人任務的火箭也能回收，這在以前是不可想象的。

這枚編號為B1058的第一級成為了傳奇，此后又執行了十幾次任務。

每一次回收、翻新、再發射，成本都在不斷降低。

SpaceX宣稱，他們已經將發射成本降低到了傳統火箭的十分之一。

成功背后，是商業航天市場的爆發式增長——

衛星互聯網、太空旅游、深空探測，年發射需求從幾十次激增到數百次。

當“省錢”變成剛需，技術突破就有了最強動力。

但馬斯克的野心遠不止于此。

在德克薩斯州博卡奇卡，一個更瘋狂的項目正在推進——星艦（Starship）。

這個高達120米的龐然大物，設計目標是完全可重復使用，就像民航客機一樣，每次飛行只需加注燃料。

如果說獵鷹9號證明了火箭回收的可行性，而星艦的目標則是將單位載荷的發射成本再降低100倍。

馬斯克希望通過它真正開啟大規模太空運輸的時代。

03

全球可回收火箭陣營

雖然獵鷹9號從2015年首次成功回收至今已近十年，但目前全球仍未出現第二款真正成熟的可回收火箭。

縱觀全球，可回收火箭領域呈現出鮮明的三級分化：

一邊是美國，以SpaceX獵鷹9號獨占鰲頭，已實現商業化運營；

藍色起源的新謝潑德完成了亞軌道回收，新格倫即將首飛。

另一邊是中國，多家企業并進，長征火箭開展柵格舵試驗，民營企業中藍箭航天、星際榮耀、深藍航天等都在加速推進，部分已完成公里級垂直起降測試。

尤其是藍箭航天朱雀三號，已經完成了多次技術試驗，以證明其可重復使用能力，預計在今年將實現首飛。

還有第三梯隊的其他國家——歐洲剛剛啟動相關研發，俄羅斯、日本、印度基本停留在論證階段，技術驗證寥寥無幾。

這種格局背后，反映的不僅是技術差距，更是對未來太空經濟的不同判斷和投入決心。

04

可回收火箭路線圖

火箭回收并不只有一種方法，目前全球主要有六種典型技術路線：

1、垂直起降回收（VTVL）

這是目前最主流、最成熟的方式，代表作是 SpaceX 的獵鷹9號（Falcon 9），通過發動機反推減速，實現一級火箭在海上或陸地平臺上精確著陸。

中國的藍箭航天朱雀三號、天兵科技天龍三號也都采用同類技術路線。

其優勢是結構簡單、可重復性高，但要求發動機推力調節和著陸控制極為精準。

2、垂直起飛、水平降落 / 水平起飛、水平降落（VTHL / HTHL）

這種方式依靠機翼滑翔返回。

代表作是美國航天飛機（Space Shuttle）、以及目前在軌運行的 X-37B 空天飛機。

它們在火箭或助推器推送下入軌，返回時像飛機一樣滑翔著陸。

優點是著陸平穩、重復使用率高，但整體系統龐大、維護成本高，因此航天飛機已在2011年退役。

3、有翼助推器回收（Boosters with Wings）

指的是助推器自身帶有可展開翼面或發動機艙，返回時可滑翔或自主飛回。

例如歐洲的Callisto回收驗證器、中國在研的可回收空天助推器方案，以及歷史上的蘇聯“暴風雪號”助推器設想。

這類設計兼具VTVL與航天飛機的思路，但技術復雜度高，目前仍處于試驗階段。

4、降落傘 / 氣囊回收（Soft Landing via Parachute / Airbag）

這種方式歷史最早、技術門檻最低。

早期的 SpaceX 獵鷹1號、以及俄羅斯在研的小型助推回收實驗都嘗試過此方式。

雖然結構簡單，但控制精度低、落點分散、海水腐蝕嚴重，難以實現多次復用，目前基本已被淘汰。

5、空中捕獲 / 直升機回收（Mid-Air Recovery）

代表作是火箭實驗室的小火箭“電子號”。

他們曾使用直升機在半空中用鋼纜鉤住帶降落傘的火箭，實現回收。

但由于操作風險高、成功率低、回收后維護困難，火箭實驗室已宣布轉向采用“中段再點火減速+海面濺落回收”的新方案，用于未來的“中子號（Neutron）”火箭。

6、塔臂/機械臂/網面捕捉（Tower Arm / Net Catch）

這是最新興、最具工程美感的方式。星艦超重型助推器“Super Heavy”，已多次驗證了由塔臂“筷子”在空中夾回火箭的技術。

其優點是無需著陸支架、節省重量與燃料，但要求極高的地面控制與協調精度。

中國航天曾發布動畫演示——

通過“網格面捕捉”方式進行回收，看似科幻，但理論上可行。

在獵鷹9火箭已經大獲成功的今天，全球已有超過10款火箭正在挑戰垂直起降（VTVL）技術驗證或工程研制階段。

并且，其中的中國火箭公司已占據超過半壁江山。

這些火箭普遍采用液氧甲烷或液氧煤油推進劑，專注于重復使用性能與著陸精度。

盡管起點不同，但核心路徑一致：

通過高可靠飛控系統 + 可調節推力發動機 + 輕量化結構實現穩定回收。

部分型號已開展低空垂直起降試驗，積累關鍵數據。

05

火箭可回收到底有多難？

有人把火箭回收比作“從100層樓扔下一支鋼筆，讓它精準落進地面的筆筒”。

這個比喻很形象，但現實遠比這復雜。

比如獵鷹9號，它是一個40多米高、空重20多噸的金屬圓柱體，從100公里高空、以數倍音速墜落。

它既不能像飛機那樣滑翔，也沒有降落傘可以依靠，唯一的減速工具就是自己的發動機。

這里涉及到的技術挑戰在于四個“精確”：

· 精確制導：

火箭要在高超音速下實時計算返回軌跡，從分離點到著陸點，每秒都在解算最優路徑。

稍有偏差，就可能偏離著陸場數公里。

· 精確控制：

用柵格舵和反推發動機在稀薄大氣中調整姿態，就像用筷子去平衡一根20層樓高的鉛筆。

火箭重心高、橫截面大，極易失穩翻滾。

· 精確減速：

燃料只夠一次機會，早了會墜毀，晚了會撞擊。

發動機點火時機、推力大小必須分毫不差，最終以不到2米/秒的速度“輕吻”地面。

· 精確抗擾：

高空風速可達每秒幾十米，火箭要像芭蕾舞演員一樣，在狂風中保持平衡。

傳感器、執行機構、飛控算法必須毫秒級響應。

這就是為什么30年過去了，掌握這項技術的仍屈指可數。

它不是單一技術的突破，而是材料、動力、控制、算法的系統性革命。

此外，實現火箭回收，本質上是要解決一個矛盾：

既要讓火箭“猛”到能推送幾十噸載荷上天，又要讓它“柔”到能輕盈著陸。

因此，還需要四項關鍵技術的協同突破：

· 發動機的“油門藝術”：

傳統火箭發動機像賽車引擎，只管全力輸出。

但回收需要的是“智能油門”：

推力能從100%降到40%甚至更低，還要能空中重啟、精確調節。

SpaceX的梅林發動機可以深度節流到40%推力，中國的天鵲-12也實現了50%-110%的推力調節。

這種能力讓火箭能夠在最后時刻精確“剎車”。

· 空中的“雜技表演”

火箭在大氣層中高速飛行時，要完成三重控制：

柵格舵像方向盤控制航向，RCS（姿態控制系統）的小推進器負責微調姿態，發動機擺動（推力矢量控制）則提供最后的精確修正。

三套系統無縫切換，讓幾十噸的鐵柱子能在狂風中保持平衡。

· 毫秒級的“大腦運算”：

火箭的導航系統融合了GPS定位、慣性測量和雷達數據，每秒計算上千次，實時規劃最優軌跡。

更難的是容錯設計——

當某個傳感器失效時，系統要瞬間切換備份方案。

這種算法不僅要快，還要在極端環境下絕對可靠。

· 經得起“千錘百煉”的身軀：

一級火箭要承受發射時的巨大推力、返回時的氣動加熱、著陸時的沖擊載荷，還要能重復使用20次以上。

這需要新型鋁鋰合金、碳纖維復合材料，以及精巧的緩沖著陸腿設計。

每個部件都要在極限工況下保持結構完整。

掌握任何一項都不容易，四項技術的系統集成更是難上加難。

06

中國民營回收火箭力量

可回收火箭的成功遠非實現一次軟著陸那么簡單。

真正的勝利，是要建立“高可靠回收→低成本復用→高頻次發射”的完整商業閉環。

這需要發動機、飛控、材料、運維四大系統的全面突破。

目前，中國正在上演一場前所未有的技術競賽。

多家主力企業幾乎同時沖刺可回收技術，各有特色：

這幾家企業的集體發力，標志著中國商業航天從“能不能造火箭”進化到“能不能回收火箭”的新階段。

原計劃多數在2025年前后實現首飛或關鍵技術驗證，但航天計劃往往充滿變數。目前最明確的是朱雀三號，已官宣年內首飛。

這場競賽的意義不僅在于技術追趕，更在于誰能率先跑通商業模式，真正實現“航班化”運營。

07

結 語

從1993年DC-X的59秒試飛，到2015年獵鷹9號的成功回收，再到今天中國民營航天企業的集體沖刺——

可回收火箭用近30年時間，完成了從幻想到現實的跨越。

但這個故事遠未結束。

當前的格局看似明朗：

美國憑借SpaceX暫時領先，中國正在加速追趕，其他國家仍在起跑線徘徊。

然而，真正的競爭才剛剛開始。

可回收只是第一步，誰能實現高頻復用、誰能把成本降到極致、誰能建立起可持續的商業生態，才是決定未來太空經濟版圖的關鍵。

這不僅是一場技術競賽，更是一次產業革命。

當火箭從“一次性消耗品”變成“可重復使用的運輸工具”，人類進入太空的門檻將被徹底改寫。

衛星互聯網、太空制造、深空探索，這些曾經遙不可及的夢想，正在變得觸手可及。

百米鐵塔從天而降，不再是奇跡，而是新時代的日常。

下一個十年，我們或許會看到火箭像今天的飛機一樣，頻繁往返于地球與太空之間。

這場革命，才剛剛點火。

· END ·

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