兩次首飛回收失敗，“炸火箭”的學費非交不可嗎？

撰文｜戴晶晶

制圖｜周奕彤

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12月23日10時00分，長征十二號甲（CZ - 12A）可重復使用運載火箭在酒泉東風商業航天創新試驗區首次發射。點火瞬間，轟鳴聲回蕩在戈壁灘上空，火箭拖曳著明亮的藍紫色尾焰迅速升空。

長征十二號甲是一型以實現“一級重復使用”為核心特征的液氧甲烷運載火箭，由中國航天科技集團公司第八研究院抓總研制。它也是中國第二款首飛即嘗試開展可回收技術驗證的運載火箭。

在外界的期待中，長征十二號甲火箭二子級順利進入預定軌道，飛行試驗任務獲得基本成功，但一子級回收宣告失敗。[1]

在多級運載火箭中，一級火箭是最先點火的級段，負責將火箭從地面起飛并加速至高空，在燃料耗盡后分離；二級在一級分離后點火工作，繼續加速并將有效載荷送入預定軌道。

不久前的12月3日，中國商業航天公司藍箭航天空間科技股份有限公司（簡稱“藍箭航天”）的“朱雀三號”遙一運載火箭成功發射并入軌，但在一級回收驗證過程中發生異常燃燒，未能實現回收場坪軟著陸，回收試驗同樣未獲成功。[2]

這意味著，迄今為止美國依然是唯一成功回收一級火箭的國家。2025年11月13日，美國藍色起源公司（Blue Origin）發射“新格倫”運載火箭，并成功回收其第一級，成為繼Space X之后，第二家實現軌道級火箭發射并回收的商業航天企業。

火箭探索回收復用之路充滿挑戰，“新格倫”和SpaceX的“獵鷹9號”的首次回收試驗也均未成功，過程中交了昂貴的學費。那么，為何火箭回收如此困難？我們應如何看待這些失敗的意義？

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像飲料瓶一樣回收火箭

傳統的多級運載火箭采用一次性設計，在完成發射任務后，各級與箭體分離，隨后墜落至陸上無人區或遠海海域，無法再次利用。這種模式造成了大量的資源浪費與經濟成本，尤其是集成了核心動力系統的一子級，通常是火箭成本占比最高的部分。

出于成本的考慮，可復用火箭的構想出現已久。

錢學森在1963年出版的《星際航行概論》中就討論了運載火箭的回收：“占起飛重量絕大部分的是推進劑，它卻比較便宜……比較貴的空火箭卻白白扔掉，在今天星際航行的初始試驗階段，飛行次數很少，這樣做還可以，但將來也這樣做就是浪費，所以我們應該想辦法把空的運載火箭收回來，多次使用。”[3]

1993年，美國麥道公司的試驗箭三角快帆（DC-X）完成了首次火箭垂直起降演示，驗證了垂直回收技術的可行性。但是直到2011年埃隆·馬斯克的Space X宣布可回收運載火箭計劃，火箭復用技術才開始快速成熟與工程化。

2015年12月22日，Space X成功發射“獵鷹9號”，并實現了一級火箭軟著陸，開創了火箭從太空直接垂直回收的歷史。

經歷了兩年多的實驗后，“獵鷹9號”的回收著陸成功率顯著上升，后續掌握整流罩的回收和復用能力。截至目前，“獵鷹9號”已經成功完成了500余次的一級助推器回收。

根據美國國家航空航天局（NASA）艾姆斯研究中心研究員哈里·瓊斯在2018年的評估報告，按當時“獵鷹9號”公開的報價計算，商業運載火箭已將進入近地軌道的單位發射成本降低至航天飛機時代的大約二十分之一。[4]

商業航天是指具有商業盈利模式的航天活動。火箭運輸可以類比為通往太空的“高速公路”，快速增長的衛星產業，尤其是大規模星座部署需求，直接驅動了商業航天的發展。

火箭的可重復使用能夠顯著壓低單次發射的邊際成本，而具備可復用能力、可靠批量生產能力的大運力火箭，將在競爭中率先建立優勢。

據人民網報道，“朱雀三號”設計的復用次數不少于20次，目標就是將發射成本壓縮至2萬元/公斤。[5]

中山大學航空航天學院副教授張亮告訴《知識分子》，一個型號火箭的研發投入至少10億元起步，還不包括一些輔助配套設施（例如發射場建設，測控網絡保障等）。對于商業火箭公司來說，是一項巨大的投入，如果沒有極大的發射需求，前期的投入需要5年乃至10年以上的周期才有可能回本。

“因此，為了降低成本，商業火箭公司一定會走可回收技術或者通過產業鏈集成，基于民用產品或可大規模生產的產品來開展火箭設計。”張亮說。

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為什么那么難？

運載火箭的發射與回收是一個高風險、高投入和高技術含量的技術領域。張亮解釋稱，這個過程中涉及箭體總體設計、導航制導與控制、航電系統集成、結構增材制造、發射場保障、推進劑加注、發動機設計與制造和著陸緩沖等多個關鍵技術。

“由于火箭回收技術是新出現的技術形態，全球都是在探索中，無太多技術可直接借鑒。前期‘獵鷹9號’失敗了很多次，星艦也試飛了11次，一半是失敗的，商業公司如果沒有雄厚資金和耐心，是無法做到的。”張亮表示。

在“獵鷹9號”成功實現首次一級回收之前，經歷了許多失敗和嘗試，包括四次重要的海上或陸地回收試驗失敗，以及多次亞軌道回收測試。2015年1月，“獵鷹9號”在首次嘗試海上回收時，火箭撞上了駁船；2015年6月，火箭在發射后僅兩分鐘就發生爆炸并解體。

2025年1月，藍色起源公司在“新格倫”火箭的首次軌道級回收試驗中也未能成功，直到同年11月才首次完成該火箭第一級的海上回收。

星艦是Space X開發的一種可完全復用的重型運載火箭，可搭載超百噸載荷。截至目前，星艦已完成11次試飛，經歷多次爆炸和解體，在2025年10月的第11次試飛中才成功完成關鍵的受控濺落。

張亮表示，具體來看，當前實現火箭“可復用”面臨的挑戰包括：高精度的導航制導與控制技術，以確保精確實現多約束的軟著陸目標；高可靠、輕量化且可折疊的著陸緩沖裝置，確保火箭能在預定著陸場垂直回收；大范圍推力精確可調的發動機控制技術，能夠在30%-110%范圍內調節推力，并支持多次點火啟動；高效氣動控制舵裝置，能夠在保證輕量化的同時有效控制火箭姿態。

不過，回收也不代表能夠復用。張亮指出，還需要具備高效快速的箭體結構健康檢測技術，以對回收后的火箭箭體進行迅速評估與檢測，確保其滿足再次使用的要求。

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“炸火箭”當學費

張亮表示，航天工程到目前為止依然是高風險的行業，涉及了太多的關鍵技術的集成，一個小螺絲釘的松動，一根電線的錯接，一個微小的裂紋，一個零件的結構強度失效都有可能導致火箭發射失敗。同時，一型火箭涉及上千人的協同配合，在信息傳遞或工作交接過程中出現的人為差錯也可能導致發射失敗。

“運載火箭的研制就是在不斷失敗中去改進相關設計，從而推動技術迭代進步，這與民航客機、新能源汽車和機器人等領域的發展思路都是一致的”張亮說，為了避免發射失敗，在設計的時候就要加強設計余量控制，減少人為失誤，做到標準化設計和標準化流程，同時也要從每次發射過程中收到的數據去分析，改進相關的設計，則技術成熟后是可以避免發射失敗的。

多位火箭商業公司的員工告訴《知識分子》，目前國內商業航天進入了攻堅階段，入軌成功也是一個重要目標，而“朱雀三號”的回收測試已經接近成功。

“朱雀三號”運載火箭總指揮戴政在接受央視新聞采訪時復盤稱，火箭從約40公里高度下降至距地面3公里的超音速滑行段氣動控制表現良好，但真正的難點在3公里高度的著陸點火階段，對飛行控制提出了極高要求。由于最后減速未能成功，火箭未實現有效“剎車”，最終在距著陸中心點約40米處墜毀。[6]

“經歷過失敗才能夠得到試錯的經驗，公司的技術迭代才有可能走得更遠，如果始終不邁出那一步，可能就獲得不了試錯的經驗，離成功就沒有辦法更進一步。”戴政說。

中國航天科技集團也在長征十二號甲首飛后表示，任務雖未實現預定的火箭一級回收目標，但是獲取了火箭真實飛行狀態下的關鍵工程數據，為后續發射、子級可靠回收奠定了重要基礎。

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中國商業航天的未來

2025年12月是中國可回收火箭集中首飛的關鍵時期。在“朱雀三號”和長征十二號甲之后，北京天兵科技有限公司（簡稱“天兵科技”）的“天龍三號”可回收火箭也預計進行首飛，但此次飛行主要驗證部分關鍵能力和數據，不涉及完整回收。

目前，國內設計的可復用火箭箭型還包括“智神星一號”、長征十二號乙、“元行者一號”、“星云一號”、“力箭二號”和“雙曲線三號”等。

針對可復用火箭的設計，張亮認為其主要取決于任務需求，“獵鷹9號”的設計主要就是面向快速發射部署星鏈衛星，因此其設計之初就瞄準大批量、大運載和多次可復用的目標。

“如果發射的載荷不是同一型號、同一軌道的衛星載荷，那么這種設計就不一定合適。”張亮指出，另外，如果未來技術能夠將箭體和發動機的制造成本降低到百萬級以下，火箭就不必強制設計為可重復使用。

從實際情況來看，張亮認為，雖然運載能力和復用次數越高，火箭的性能也越好，但相應的制造成本和可靠性要求也會更高。因此，運載能力并不是越高越好。可重復使用火箭的總體設計應根據未來的發射載荷需求進行規劃。

目前，我國商業火箭公司研制的“朱雀三號”、“天龍三號”、“力箭二號”、“雙曲線三號”和“引力二號”等火箭的起飛質量都在500噸左右，運載能力為10至18噸，主要針對國網衛星和垣信衛星的低軌互聯網星座部署。

“一旦這些星座建成，且不再需要如此大的運載能力，相關火箭設計就需要進行更新。此外，如果未來涉及月球基地或火星開發，火箭的運載能力需求將發生變化。”

張亮最后說明，技術的迭代一定會推動航天事業的蓬勃發展，以后大家可以低成本的體驗太空旅游、月球旅游或空間站旅游等等，讓普通民眾觸手可及。

參考文獻：

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/mJ2JoPMm5WgUjgWZqdZMzA

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/l0HitsBfMN1Fm1uXBBCcoA

[3]錢學森《星際航行概論》

[4]https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20200001093/downloads/20200001093.pdf

[5]http://politics.people.com.cn/n1/2025/0628/c1001-40510625.html

[6]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1851504960554320739

本文轉載自《知識分子》微信公眾號

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