不用“筷子”，中國為何選擇一張網？

一枚完成發射任務的火箭一級，從高空掉頭返回。它沒有像美國太空探索技術公司（SpaceX）的“獵鷹9號”那樣伸出四條著陸腿，也沒有飛向發射塔上的兩根“筷子”，而是落向海面上的一張網。

7月10日，長征十號乙運載火箭在海南商業航天發射場升空。完成預定任務后，一子級垂直返回，在海上平臺成功回收。這是我國首次成功實施運載火箭一子級可控回收，也是全球首次采用網系方式完成運載火箭一級回收。

7月10日12時15分，長征十號乙運載火箭在海南商業航天發射場發射升空，將衛星順利送入預定軌道，火箭一二級分離約6分鐘后，一子級垂直返回，在海上回收平臺通過網系捕獲方式成功回收。圖/中新社記者 駱云飛 攝

幾乎同時，日本可回收火箭實驗飛行器在低空測試中實現垂直著陸。此前，SpaceX已用發射塔機械臂捕獲返回的超級重型助推器，也就是所謂“筷子夾火箭”。火箭如何回收，正在成為全球航天競爭發展的新焦點。

此次回收值得關注的，不只是一枚火箭被接住，還有中國為什么選擇回收網，它與“獵鷹9號”的著陸腿、SpaceX的“筷子夾火箭”有什么區別，以及一次成功回收距離真正降低發射成本還有多遠。

圖為海南商業航天發射場測控大廳屏幕上，直播著長征十號乙運載火箭一級在“領航者”號回收船上通過網系捕獲方式垂直回收的畫面。圖/中新社記者 駱云飛 攝

能省下多少重量？

長征十號乙的網系回收，建立在中國多年可控返回技術積累之上。2019年，長征二號丙開展柵格舵控制落區試驗，使火箭一級從被動墜落轉向可預測、可修正的再入飛行。同年，中國民營航天企業開展約300米級垂直起降飛行試驗。此后，“星云-M”“雙曲線二號”驗證箭、“朱雀三號”試驗箭以及國家隊重復使用試驗箭，先后進行了不同高度的垂直起降驗證。

這些項目并不屬于同一型號，不能被拼接成長征十號乙的直接研發歷史，但它們反映了中國航天企業在發動機節流、姿態控制、返回制導和精準著陸等方面的整體積累。2023—2024年，試驗從低空“跳躍”推進到公里級、十公里級飛行；長征十號系列一子級動力系統試車，則進一步驗證了多臺發動機、推進劑供應、箭體結構和控制系統的匹配。

網系回收是在這條技術鏈上增加的新環節。它還需要解決箭體捕獲接口、柔性網動力學、緩沖吸能、平臺運動補償、捕獲后防傾倒，以及海上吊裝和防腐等新問題。此次任務意味著分離、再入、減速、飛行路線控制和海上捕獲第一次在真實發射條件下形成閉環。

網系回收最直觀的價值，是減少火箭本身攜帶的著陸設備。“獵鷹9號”的四條著陸腿并不是簡單支架，而是包括承力結構、展開結構、折疊鉸鏈、緩沖裝置和箭體底部加強結構。有工程估算認為，相關結構可能達到2—2.4噸，約相當于“獵鷹9號”一級干重的10%，而不是加滿推進劑后總質量的10%。

對于火箭而言，結構質量極其重要。按照齊奧爾科夫斯基火箭方程的簡化模型，在其他條件不變的理想情況下，如果一級結構質量減少約10%，入軌有效載荷可能獲得約10%的增量。

網系回收仍需增加捕獲接口和加強局部結構，并保留返回推進劑，減少2噸著陸腿不等于有效載荷必然增加2噸。但如果理想情況下增加10%，也就是約2噸近地軌道運力，按照每公斤5000—8000美元估算，對應的潛在運力價值為1000萬—1600萬美元。這就解釋了造價不低的海上平臺為何在經濟上依然是合算的：原本每次都要隨火箭升空的設備，被轉化為能重復使用的基礎設施。

回收網還可以通過變形延長制動距離、降低沖擊。網的價值不只是擴大捕獲范圍，更在于分散載荷和吸收能量。

與“筷子夾火箭”有什么不同？

SpaceX在“星艦”試驗飛行中，使用發射塔兩側的機械臂捕獲超級重型助推器。網系回收與機械臂捕獲目標相同：取消著陸腿，把捕獲設備轉移到火箭之外。但兩者把復雜性放在了不同位置。

SpaceX使用固定塔架和剛性機械臂，助推器必須精確返回發射場，并由機械臂托住箭體承力點。這有利于發射、捕獲、加注和復飛一體化，卻把風險集中在發射塔附近。國內方案采用海上平臺和柔性網系，能夠沿發射航跡回收，減少返場推進劑需求，也將失敗風險與陸上發射設施隔離。代價是必須面對海浪、平臺運動、鹽霧腐蝕以及回收后的吊裝和運輸。

因此，網系回收并不是把SpaceX的兩條機械臂換成一張網，而是重新設計火箭一子級飛行路徑、捕獲結構和作業流程。

目前，高頻、規模化的軌道級火箭商業復用仍主要以“獵鷹9號”為代表。藍色起源的“新謝潑德”火箭已實現亞軌道復用，“新格倫”火箭選擇大型海上平臺作為其一級助推器的回收方式；航天企業火箭實驗室（Rocket Lab）嘗試過降落傘式回收和空中捕獲，后續型號規劃動力回收；歐洲、日本和印度則分別推進動力垂直起降、低空驗證和帶翼返回。

日本此次“著陸成功”主要屬于低空、短距離技術驗證，重點是發動機節流、水平移動和末段控制。它與完成真實發射任務后的一級返回并不處于同一階段。

回收路線不存在絕對優劣。著陸腿方案技術成熟，但箭上質量較高；塔架捕獲有利于快速周轉，卻對發射設施和飛行控制精度要求極高；海上網系回收可以隔離風險、減少箭上設備，卻增加了平臺和運輸復雜度；降落傘和帶翼飛回能減少末段動力需求，又會增加傘具、機翼或熱防護負擔。最終選擇取決于火箭尺寸、發射場位置、任務軌道和預期發射頻率。

還要克服重復使用難關

可復用火箭的平均成本，可以簡化為制造成本除以重復使用次數，再加上每次回收、檢查、維修、平臺分攤、載荷損失和失敗風險成本。假設制造一個新一級需要100個成本單位，每次回收維修和基礎設施分攤需要20個單位，使用兩次時平均成本為70；使用10次時才降到30。

這也是接下來最值得關注的問題：回收后的箭體損傷有多大？發動機是否需要拆解？網系接觸是否影響火箭承力機構？平臺需要維護多久？同一枚一級能否不更換主要部件再次起飛？

網系回收未來可能不只是一個型號的專用技術。如果捕獲接口逐步標準化，海上回收平臺有可能像港口一樣服務多個火箭型號。火箭企業的核心能力也將從制造新箭，擴展到管理一支反復飛行的“火箭機隊”，發動機壽命評估、無損檢測、故障預測和快速維修會變得與制造能力同樣重要。

長征十號乙此次回收，意味著中國完成了真實發射條件下一級可控返回和網系捕獲的關鍵驗證。但“獵鷹9號”真正改變市場，并不是因為第一次成功著陸，而是因為回收逐漸變成可重復使用的日常操作。對于長征十號乙而言，一張網接住火箭只是第一步。火箭能否重復使用，以較低成本再次走上發射臺，是中國航天發射方式轉變的關鍵步驟。

（作者系中國航天科普大使）

作者：周炳紅

編輯：杜瑋