中国可回收火箭往事

从临渊慕鱼到退而结网

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北京时间1月19日11时许，我国在山东海阳东方航天港开展“龙行二号”验证箭75公里级垂直起降飞行试验。

图源/spacelens

11时，龙行二号准时点火升空，起飞正常，随后逐步消失在视野中。

本次试验计划从陆上起飞，海上溅落，完成主要任务和动作（如下图），官方未公布飞行任务结果。

图源/spacelens

龙行二号试验箭（曾用名：重复使用运载火箭新技术验证箭）是航天科技集团八院研制的3.8米直径VTVL试验箭。动力配置为并联的三台70吨级龙云液氧甲烷发动机。

图/龙行二号试验箭

龙行二号的箭体logo分别为：上海国盛集团、上海市莘庄工业区、航天科技火箭技术（上海）有限公司。

本次试验是我国首次尝试75公里高度垂直回收验证。

VTVL（Vertical Takeoff Vertical Landing）是指火箭垂直发射降落的一种飞行形式。

美国猎鹰九号火箭一子级和亚轨道火箭新谢泼德号的回收都使用了这种方式，VTVL是运载火箭重复使用的一条重要技术路线。

图源/熹天取经

当前，全球不少航天企业都在实践这种方式，以验证并最终实现火箭复用，近年来，VTVL也逐步成为我国发展回收复用火箭的验证一环。

01、大洋彼岸的火箭回收案例

在星舰的“筷子架火箭”出现之前，常被讨论的火箭回收方式有4种：伞降回收、垂直着陆回收、带翼飞回回收以及绳网回收。

火箭垂直着陆回收指火箭子级在返回过程中，重新启动发动机实施发推减速，并最终垂直着陆到预定位置。

世界上最早的VTVL试验是美国麦道公司（McDonnell Douglas）的三角快帆（DC-X）飞行器。

DC-X高12米，底部直径4.1米，重18900公斤，采用四台RL-10A-5液氢液氧发动机提供推力。从1993年8月到1996年7月，DC-X及DC-XA火箭在美国白沙试验场共进行了12次飞行试验，其中成功8次、部分成功3次，失败1 次。最大飞行高度3.14公里，飞行时长142秒。

后来在NASA的项目竞标中，DC-X最终惜败于洛马公司的冒险之星（X-33 VentureStar）。

庆幸的是，DC-X项目培育的人才和积累的技术，在多年后被蓝源（Blue Origin）和太空探索技术公司（SpaceX）所继承。

• 里程碑：蚱蜢与猎鹰

SpaceX成立后，为猎鹰九号火箭研发了“回收着陆段制导控制技术验证平台”，也就是VTVL，他还有个更为通俗的名字：“蚱蜢”飞行器。

2012年9月至2013年10月，共开展了8次飞行试验，最大飞行高度744m，重点验证了大推重比着陆技术、风干扰下的稳定技术、精确着陆导航系统、以及横向机动能力等制导控制技术。

图/2015年12月22日猎鹰九号首次成功回收一子级

2015年，猎鹰九号回收成功是航天历史上的一个里程碑，标志着航天器可重复使用时代的到来。

这枚编号为B1019的一级火箭至今还耸立在加州霍桑SpaceX总部，供人参观。

• 这一切，也被中国航天人看在眼里。

公开信息显示，国内民营公司翎客航天2016年左右开始可回收火箭相关研究。（“航天国家队”未公开信息）

2018年，时任翎客航天技术总监的楚龙飞曾对《北京晚报》表示：“垂直起降，是目前来看实现火箭回收最可行的方式之一。”

2017年1月，在国防科工局的大力支持下，由中国运载火箭技术研究院主办、北京航空航天大学承办的首届国内火箭回收关键技术研讨会在北航召开。

会议分析和总结了近年来世界各航天大国在火箭回收领域的进展情况，以及成功进行火箭回收需要的关键技术和亟待解决的关键问题。

02、中国回收火箭，早期验证阶段

2017年6月的全球航天探索大会上，中国航天科技集团公司披露了我国已经开始研制可重复使用火箭的消息，并且提出了发展升力体式重复使用运载器“三步走”的发展思路。

时任中国航天科技集团公司一院副院长兼科技委主任的鲁宇对央视介绍，目前航天科技集团正在开展重复使用运载火箭技术研究，包括伞降回收和垂直起降技术，完成部分试验验证，一些关键技术取得突破。

• “烜赫一时”的“孔雀”

2018年10月，一款名为“孔雀”的垂直回收飞行器公开亮相。

航天科技集团的2018年的新闻显示，今年以来，航天一院12所确定开展运载火箭垂直回收制导控制技术研究，组建专项攻关团队，设计搭建可重复使用小型垂直起降验证平台，并开展了运载火箭垂直回收制导控制技术验证试验，验证了在线轨迹规划、高精度相对导航与制导控制等关键技术。

这款酷似微缩版蚱蜢火箭的飞行器，使用的是涡喷发动机，被不少爱好者吐槽为“火箭形状的涡喷航模”。

尽管其起降试验验证的是飞控软件，与真正的可回收火箭还有很长的距离，但也是我国对回收技术较早的验证工作之一

公开信息可看到，2018年-2021年还进行了一系列技术验证。

但2021年后，关于“孔雀”飞行器再无下文。

• “名噪一时”的CZ-8R与CZ-6X

随着这一系列技术的验证，航天科技集团更为“具象”的可回收火箭方案也浮出水面。

航天科技一院推出了具备垂直回收重复使用功能的长征-8R方案，同属航天科技的八院（上海航天）也拿出了自己的可复用火箭型号长征-6X。

图/CZ-8R与CZ6X，公开信息整理

长征八号R型

2018中国航天大会上，龙乐豪院士介绍了中国新型可回收火箭长征八号R型（CZ-8R）的相关情况。

长征八号R型的基本参数与长征八号相近，在此基础上，通过发动机推力适度调节和多次点火实现垂直着陆。在当时，这是世界独创的助推器与一子级一体集束式回收方案。

CZ-8R火箭的集束式回收方案，即助推器和芯一级不分离一并回收，用一套回收装置实现3个模块的回收。

那几年，长征八号R型火箭首飞计划在不同阶段有不同表述，发射时间从2020年到2025年不等。

• 长征六号X型

2018年中国国际工业博览会上，亮相了一款名为长征六号X（CZ-6X）的新火箭。

和CZ-8R集束回收方式不同的是，CZ-6X选择一子级垂直回收，复用条件下700公里太阳同步轨道运力1.5吨。

CZ-6X复用火箭对比长征六号则有颠覆性变化，起飞质量由后者的103吨升级至240吨左右，总长也由29.3米升级至41米，摆脱了小型火箭定位。

CZ-6X计划一子级安装2台YF-100与2台YF-115共4台液氧煤油发动机，回收过程中主发动机不工作，小发动机将承担一子级高空再入减速与着陆减速两次点火任务。

不过，这些变化也意味着CZ-6X不能沿用长征六号“三平”测发模式，而是需要新发射工位支持。

2019年，航天科技集团官方微博确认CZ-6X已经立项，它将验证垂直起降技术，在一子级完成任务后，实现垂直返回，进而重复利用。

• 两箭“下马”

原本按计划，后续航天科技一院与八院将分别围绕CZ-8R、CZ-6X两型复用火箭进行详细设计。

然而，两型火箭方案最终的结果：取消。

取消可能有如下原因：

1、技术实现难度大。CZ-8R核心级和助推器不分离的整体回收方式，技术难度极高。尽管一院在一些技术验证上已做了一些测试，但要完全实现稳定可靠的回收，还需克服诸多技术难题，也需要更多时间和经费。

2、市场需求变化。2019年以后，我国陆续首飞了多型新火箭，CZ-8R和CZ-6X的研发周期较长，一些原本与两箭匹配的发射任务，有了更多选择。

3、运力“尴尬”。回看近两年火箭发展，投入大量资源研制CZ-8R与CZ-6X，运力和性价比并不突出，即使实现可回收，运载能力也难以与猎鹰系列等火箭对标。

4、技术路线优化。相比CZ-8R的整箭回收模式，后续几年，猎鹰九号火箭的回收方式已被日趋成熟，可能认为其他技术路线在现阶段更具可行性和发展潜力，因此将资源更多地向其他技术路线倾斜。

5、任务规划调整。中国航天的整体任务规划和战略布局也在不断优化。如重型火箭的研发、载人登月计划的推进等。这些任务对于火箭的性能和可靠性提出了更高的要求，而CZ-8R、CZ-6X在这些任务中的优先级相对较低，因此项目被取消。

尽管如此，长征八号R和长征六号X的构想和技术验证为未来的火箭技术发展提供了宝贵的经验。

2019年7月26日，长征二号丙“一箭三星”发射任务。箭体加装了栅格舵的一子级准确落在了设定的落区范围内，标志着我国运载火箭首次“栅格舵分离体落区安全控制技术”试验取得成功。

时任长征二号丙火箭总体主任设计师的牟宇（现任航天科技集团商业火箭公司产品负责人）披露，他们将在2025年前掌握垂直回收复用火箭的全部技术，并逐步具备工程应用能力。

CZ-8R、CZ-6X虽然“下马”，但几年后，中国航天“国家队”的CZ-10、CZ-12以及规划中的CZ-9逐步提上议程。

一院、八院的可回收火箭研发之路，并未停歇。

• 监管表态：鼓励

同样是在2019年，相关监管部门对重复使用运载火箭也首次有了态度。

20219年4月，国家国防科技工业局、ZYJW装备发展部发布《关于促进商业运载火箭规范有序发展的通知》鼓励商业运载火箭健康有序发展支持包括可重复使用运载火箭在内的系统级或分系统级技术产品的创新研发、研制生产、试验验证、发射服务等内容，以进一步降低进入空间成本……推进航天运输系统技术和产业创新，加快提升我国进入空间的能力和国际市场竞争力。

国家队验证可回收火箭的同时，民营企业也在努力。

• “夭折”的新干线一号

成立于2014年的翎客航天，在经历各种探索后，于2017年发布了小型运载火箭“新干线一号”（NewLine-1），目标在2020年实现首飞（一次性），并进一步拓展重复使用。

图源/翎客航天

RLV-T5（NewLine Baby）是翎客航天用于验证火箭回收技术的原型验证箭，全箭总高8.1米，起飞重量1.5吨，动力系统采用5台可变推力的液氧乙醇火箭发动机VTLRE，单台发动机推力3kN。

2019年8月，翎客的RLV-T5第三次发射及回收试验在青海省冷湖镇进行，此次试验飞行时间50秒，实际飞行高度300.2米。

尽管RLV-T5型火箭的动力为乙醇（酒精）而非真正的火箭动力。但在当时也吸引了相当多的社会关注。

当时面对现场记录的镜头，数位翎客工作人员一度激动到大声呼喊。

翎客CEO胡振宇在微博发声：感动到泪奔！

技术总监楚龙飞认为，该火箭主要用于未来亚轨道和入轨级可重复使用火箭的先期技术探索。

而代号RLV-T6的百公里级亚轨道可重复使用火箭，有望于2019年底完成全箭总装工作，预计2020年首飞。

RLV-T6火箭总长14米，最大外径1.5米，载荷能力为500-1000千克，最大高度可达150千米，可用于临近空间飞行、高空探测、卫星测试、生物载荷等军事、科研领域试验。

然而事与愿违，后续的几年，迟迟未见RLV-T6火箭首飞的消息，翎客官方微博也在2022年11月后停止更新。

不过，其他民商火箭公司并未停止探索。

03、回收火箭2.0，全民转向可回收

在国外企业先试先行、国内政策鼓励支持等多重因素下，2019-2023这几年的中国航天，除了翎客，其他民商公司也在从各自角度出发，开始探索可回收火箭相关技术。

深蓝航天，星云M

2021-2022年，深蓝航天进行了多次星云-M”验证箭的VTVL试验，动力为“雷霆-5”电动泵液氧煤油发动机。

星河动力，火鸟系列回收验证器

2023年7月，星河动力进行了缩比火箭“火鸟-1”的简单飞行测试，动力为航空发动机。据其当时规划，2024年将开始进行火箭动力的全尺寸“火鸟-6”的飞行测试。

中科宇航，海上垂直回收演示验证

2023年1月，中科宇航在山东海阳进行了垂直回收验证飞行器的海上试飞。该飞行器直径0.5m，高2.1m，动力为两台56Kg推力的涡喷发动机。

空天引擎，星镝-1S (AX-1S)验证器

此外，多家商业火箭公司也在这一时期做了可回收相关的技术验证。

当年曾关注商业航天项目的前资本从业者宇飞说：“那时候的火箭商业计划，或多或少都在做一些回收复用的验证和探索，进展和特点各有不同。现在回头看，不论是直路还是弯路，都算是有益的尝试。”

• 回收：百米级、十公里级、轨道级

2022年开始，相关监管部门开始针对可重复使用火箭设立了专项（液氧甲烷）参与项目需要完成相应节点，以获得相关支持。

三阶段的目标由易到难，分别为：

• 完成数米-数百米级回收。
• 完成10公里级回收。
• 完成轨道级火箭的回收。

除了按要求万幸飞行动作外，还需要在各阶段进行相关技术验证。

图/左至右：上海航天、星际荣耀、科工快舟、蓝箭航天的垂直回收飞

于是，近两年，4家入围企业轮番开始了“VTVL才艺展示”，在验证各自产品关键技术的同时，也为推动我国回收复用火箭的发展贡献了力量。

接下来，谁先完成轨道级火箭的发射和回收将是最终大考。

• 中国回收复用火箭：百花齐放

2023年以来，各地地方政府的相关政策也纷纷增加“支持可重复使用火箭”的内容。

• 《北京市加快商业航天创新发展行动方案（2024-2028年）》：明确提出到2028年，北京在全国率先实现可重复使用火箭入轨回收复飞，形成低成本高可靠星箭产品研制能力和大规模星座建设运营能力。
• 《武汉市推进商业航天突破性发展若干措施》：以“揭榜挂帅”“军令状”等方式支持可重复使用火箭研发、卫星通导遥一体化、航天配套分系统、空间信息应用等商业航天重大关键核心技术攻关。
• 《上海市促进商业航天发展打造空间信息产业高地行动计划（2023—2025年）》：提到要开展“可重复火箭垂直起降”等关键技术攻关，关注制约发射成本的技术问题，推动火箭回收技术的发展

政策红利的加持下，更多民商火箭公司纷纷开展或计划各自的回收复用试验。

图/元行者一号静点试验、星云-1垂直回收试验。

2024年9月，深蓝航天在内蒙古额济纳旗开展星云一号垂直回收飞行试验（未取得完全成功），并计划2025年进行高空回收试验。

2024年12月，箭元科技在山东海阳东方航天港开展元行者一号验证型火箭静态点火试验，并计划后续进行飞行试验。

另外，还有一批初创火箭公司，计划采用本文开头说的其他回收方式，包括但不限于塔架回收、伞降+气囊回收等技术。

图/大航跃迁、宇石空间、致航空间的火箭回收方案

这些新创业者们尚在早期阶段，虽然各自的火箭方案中会看到国内外其他企业的影子，但让未来中国的可回收火箭有了更多可能。

唯一需要忧虑的是，新选手的发展速度是否能赶得上市场需求爆发的阶段。

已在某初创火箭公司的小亮认为，除了自身产品验证需要更多时间成本外，技术储备与研发能力（包括人才）也是回收火箭新玩家们的难点之一。同时，现在的市场环境下，想要获得持续的大额融资也并非易事。

最终能否走到成熟产品阶段，只能由时间验证。

图/未来几年至少有9型可回收火箭计划首飞。原作/熹天取经

距离2015年猎鹰火箭实现回收复用已过去10年，中国航天从临渊慕鱼到退而结网，逐步出现了一批“准回收火箭”。

当下的需要注意的是，一方面，要加快新箭的研发和服役，尽快形成规模化发射能力；另一方面，也应做好风险防控和预案。更重要的是，从顶层管理上，协调好资源配置、监管保障，持续为中国可回收火箭们赋能。

回收复用火箭意味着更大的运力、更低的成本，应成为我国卫星互联网建设以及商业航天发展的强大助力之一。

期待中国航天的火箭复用时代。

应被访者要求，文中宇飞、小亮为化名。

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参考及引用：

宋征宇, 吴义田, 徐珊姝, 等. 长征八号:长征火箭系列商业化与智慧化的先行者[J]. 深空探测学报(中英文), 2021, 8(1):3-16.

https://mp.weixin.qq.com/s/53Kqr3XKglaHUDU0uXO9jA；

https://www.bilibili.com/video/BV1Db421H7aX/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=69e837f3b5038983029b5cbe27482609；

https://www.bilibili.com/video/BV1MfsBe5EbX/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=69e837f3b5038983029b5cbe27482609；

https://mp.weixin.qq.com/s/QMUAh7JnnBOhW9-x44LTjw；

https://sat.huijiwiki.com/wiki/%E7%81%AB%E7%AE%AD%E5%9B%9E%E6%94%B6/%E4%B8%AD%E5%9B%BD

https://www.bilibili.com/video/BV12z421d7eo/?vd_source=69e837f3b5038983029b5cbe27482609；

https://www.sastind.gov.cn/n10086167/n10086216/c10402687/content.html；

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1704360；

https://www.takefoto.cn/viewnews-1481152.html；

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