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中美在運載火箭商業化復用上差距明顯 ! 2026-07-30 19:58:49
回收成功僅僅是第一步,只有真正形成“發射—回收—檢測—復用—重飛”的高效閉環,才能大幅攤薄單次發射成本,釋放高密度發射能力,實現從技術探索向商業化落地的轉變。此次長征十號一子級的網捕回收只是完成了一項技術驗證,距離全面商業化還很遠。工程驗證、成本核算、發射頻次以及可靠性積累,這些環節都需要時間去完成。SpaceX在2017年3月就開始使用回收的助推器執行發射任務,但直到2020年,回收和復用才逐漸成為其常規操作 。

2026年3月24日,佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心,39B發射台上的NASA“阿耳忒彌斯2號”太空發射系統(SLS)火箭和獵戶座(Orion)飛船沐浴在晨光中。(T.J. Muscaro/英文大紀元

2026年7月10日,中國航天科技集團宣布,長征十號乙運載火箭由海上回收平台採用網系捕獲系統完成回收。消息公布後,大陸社交媒體迅速掀起討論熱潮,相關話題衝上微博熱搜前列。大陸官媒將稱此為大陸航天發展的“歷史性突破”,並宣稱這是全球首次採用網系捕獲系統實現軌道級運載火箭一子級回收。 

一子級通常指火箭的第一級,也就是大家常說的“助推器”或“主助推器”。現代運載火箭多為兩級或三級設計,有時還在頂端採用整流罩抵禦風阻與高溫。一子級是火箭最下面、推力最大的一級,負責火箭起飛和初始加速,燃燒完後即分離。它集成了發動機、液壓系統、飛控計算機、導航系統以及燃料系統等核心部件,是整枚火箭中技術最複雜、價值最高的部分。

網捕回收是對部分技術短板的迴避

官方宣稱,網系捕獲回收差異化技術路線是系統級創新。它能夠實現箭體結構輕量化增效(取消着陸腿,省下的重量可以轉化為更大運載能力),降低對於落點精度的要求(相比於固定的發射台,回收網形成數十米的緩衝空間),火箭在回落時即使出現一定偏差,也能在船上的繩索幫助下找平,從而減少箭體在着陸過程中的衝擊損傷。


但在筆者看來,這些所謂優勢實質上是對某些技術短板的迴避。SpaceX能做到米級精度着陸,是因為其在飛控與GNC(制導、導航、控制)、發動機深度節流與可變推力控制、實時姿態與軌跡調整、結構與熱防護等方面達到了極高的技術成熟度。採用的是“自主垂直着陸”路線,代價是研發周期長、試錯成本高,但一旦突破,邊際成本極低,復用率高。

長征十號乙用一張網放大捕獲窗口,從系統工程角度看,是降低對發動機深度節流和末端精控的要求,迴避了自主着陸時“發動機極致深度節流+實時懸停微調”的技術難點。先用較大誤差窗口着陸,再靠外部系統“兜底”,發動機也只需工作到“粗控”階段,減少對超低推力穩態燃燒的挑戰,但這同時暴露出當前中國火箭在末端主動精控上與SpaceX之間的差距。 


SpaceX的“獵鷹9號”採用着陸腿進行垂直着陸,而“星艦”的超重型助推器則依靠發射塔上的機械臂(俗稱“筷子臂”)實現空中捕獲。兩種方案均對火箭返回階段的落點精度提出極高要求:着陸腿方案需要精度控制在個位數米範圍內,而筷子臂方案的要求更高,終端對準精度需達到厘米級(機械臂要精準夾住助推器上的特定接口)。

中國並非沒做過類似嘗試,2025年12月藍箭航天朱雀三號遙一的回收試驗,就是着落腿回收路線的典型案例,揭示出中國航天在末端控制環節上面對的工程難點。火箭在酒泉發射後成功入軌,但一子級回收試驗失敗,在着陸段點火後發動機出現異常(具體可能涉及推力響應、燃燒穩定性或節流控制問題),未能實現軟着陸,最終墜毀在回收場坪邊緣。 


SpaceX無人着陸船長91米、寬52米,甲板面積約4,732平米。而長征十號乙配套的“領航者號”回收船長144米,寬50米,平台面積達到7,200平米。柔性繩網的捕獲窗口達到數十米級別,對落點偏差的容忍度遠高於着陸腿方案。網捕系統通過火箭掛鈎與平台柔性網、液壓阻尼相結合的方式實現“兜住”,把部分技術難度轉移到地面/海上系統。

就是說長征十號乙無需像“獵鷹9號”那樣,依靠火箭自身控制在最後幾米做到近乎完美的零速垂直觸地,而是藉助海上回收平台的機械約束系統完成衝擊吸收和穩定工作,以高容錯率換來更高的回收成功概率。換句話說,網系捕獲回收就是在當前技術條件受限的情況下,被迫採取的一個替代性工程方案。

SpaceX“獵鷹9號”一子級回收的技術門檻

長征十號乙運載火箭為5米直徑兩級串聯構型,全箭起飛推力約890噸,起飛重量約760噸,全箭長度約63米。在重複使用狀態下,其近地軌道運載能力約16噸。從運力水平來看,與SpaceX“獵鷹9號”Block5在海上無人船回收模式下的近地軌道運力水平大致相當,而“獵鷹9號”首次海上無人船回收成功的時間是十年前(2016年4月)。

有外媒報導稱,SpaceX在火箭回收技術發展初期,曾經研究和評估過多種回收方案,包括網捕、繩索/系留、機械固定裝置等思路。但最終把着陸腿+發動機精確反推實現海上/陸上軟着陸作為核心方向,選擇了高自主性主動控制方案。原因是海上網/繩方案雖容錯率高,但操作複雜(纏繞風險、能量吸收極限等)、天氣依賴強、後續處理成本高。

事實上,“獵鷹9號”一子級回收和復用的核心難點,並非着陸腿、冷氣噴嘴和鈦合金格柵舵等設備,而是一整套高度複雜的自主飛行控制體系。一級助推器需要在經歷高速再入、大氣擾動和燃料消耗變化後,仍能精確返回目標區域,並在最後幾十秒完成穩定着陸。而SpaceX的核心技術壁壘之一,就是其高精度制導、導航與控制(GNC)系統。

它融合慣性導航、GPS、雷達高度計等多源數據,通過實時狀態估計和軌跡修正,持續計算火箭的位置、速度和姿態。尤其在最後階段動力下降過程中,火箭需要執行“自殺式點火”(suicide burn)着陸策略,即儘可能晚地啟動發動機,並在有限時間內完成速度歸零和姿態穩定。這要求算法具備極高的實時性和魯棒性,任何幾秒級的誤差都可能導致着陸失敗。

其次,一子級回收依賴發動機在返回階段多次重新點火,通過精確調節推力實現加速度控制和着陸腿觸地瞬間的“軟着陸”零速匹配。發動機不僅需要可靠重複啟動,還必須具備瞬態響應能力,使火箭能根據實時飛行狀態調整加速度。在着陸瞬間,發動機推力要與火箭剩餘重量、下降速度和高度變化精確匹配,使助推器以極低速度接觸地面或無人船甲板。

在返回過程中,“獵鷹9號”還需協調多套執行機構進行實時姿態與軌跡調整,包括冷氣推進器(RCS)、鈦合金格柵舵(Grid Fins)以及發動機擺動控制系統。其中,格柵舵主要負責大氣層內的姿態調整,發動機擺動和推力控制則負責精確修正軌跡。多個系統必須在高速動態環境下協同工作,任何偏差都要在幾秒內糾正,否則可能導致火箭姿態失衡而直接翻車。

除了飛控和動力控制,一級重複使用還要求箭體結構能夠承受多次飛行環境,包括再入過程中的熱載荷、氣動衝擊和發動機高溫環境。同時,推進劑管理也是關鍵問題,需要避免燃料晃動、供給不穩定和發動機入口氣蝕等問題,保證返回階段發動機持續可靠工作。因此,“獵鷹9號”一子級回收真正的技術門檻是飛控算法、發動機可靠性以及長期積累的經驗和數據。

中美兩國在航天技術上差距明顯

成功掌握自主垂直着陸技術後,SpaceX並未就此止步。對於體型更大、運力更高的“星艦”,着陸腿的重量、結構複雜性和後續運輸流程,都會影響其有效載荷和復用效率。為了滿足高頻發射要求,SpaceX進一步提出回收新思路:不再依靠着陸腿完成地面或海上軟着陸,而是採用發射塔雙機械臂直接抓取正在下降的助推器,實現“主動捕獲”。

這一技術路線對自主飛行控制提出更高要求,助推器必須在高速返回過程中精確控制速度、姿態和位置,在接近發射塔時與機械臂完成動態匹配。即在火箭還沒有真正落地之前就用機械臂直接夾住,而非接近着陸或觸地後機械固定。該方案徹底去掉了着陸腿、液壓系統及其收放裝置,簡化了火箭設計,提升了運載能力和結構效率。

抓取後的助推器可以直接固定在發射塔上,便於進行快速檢測、維護、推進劑加注和準備下一次發射,省去了腿部收放、海上/陸地運輸、吊裝等環節,將極大壓縮周轉時間。方案的目標是未來實現“飛機式”高頻周轉,從“獵鷹9號”的“天級”復用,邁向“小時級”復用。

2024年10月,“星艦”超重型助推器在軌道級試飛中首次被發射塔雙機械臂成功捕獲。助推器返回時通過發動機反推和柵格舵精確控制姿態與軌跡,在下降至塔架時(尚未觸地),塔上巨型機械臂迅速閉合,夾住助推器上的特定接口,實現精準捕獲與鎖定。這是全球首次實現對大型火箭助推器的主動空中抓取,標誌着SpaceX回收技術又一次重大躍升。

相比之下,中國此次採用的網系捕獲方案(柔性緩衝網配合掛鈎裝置),並非主動空中抓取,而是在火箭完成自主返回後,藉助海上回收平台的柔性約束系統完成末端緩衝與固定。兩者雖然都屬於可重複使用火箭回收技術,但在控制邏輯、系統分工和技術路線方面存在明顯差異。


通過公開信息分析,所謂“網系捕獲”更準確的理解應該是一種“海上着陸後的柔性約束與固定技術”,其核心目的是防止火箭傾倒、降低海上回收風險,提高整體回收可靠性,而非像SpaceX“星艦”那樣,在火箭尚未着陸前就由機械臂主動完成空中捕獲。兩者雖然都涉及“抓取”,但抓取的對象和時機存在本質區別。

在網捕回收方案中,火箭依靠發動機反推、慣性導航和衛星定位等技術,完成垂直返回和末端減速。當接近回收平台時,平台上的柔性緩衝網、掛鈎及約束裝置迅速對箭體進行固定,吸收剩餘衝擊,防止火箭因風浪或平台搖擺而傾倒。因此,它更接近於“抓住已經落地的火箭”,而不是對仍處於飛行狀態的火箭實施主動空中捕獲,屬於被動或半主動回收方案。

從工程角度來看,這種方案的長期應用效果仍有待更多飛行驗證。對於類似“星艦”這種級別的重型運載器,質量、動能和尺寸都大幅增加,網捕回收的工程複雜度將會指數級上升。另外,海上回收平台本身還需具備船體高精度定位能力,多次復用後的網系可靠性、箭體檢測、平台周轉效率,以及在惡劣海況下的適應性等,也需要經過進一步工程實踐驗證。

SpaceX下一個目標是在“星艦”上實現完全可重複使用,包括二子級(上層艙段)的軌道級回收。也就是說,當二子級在完成軌道任務後,將以接近第一宇宙速度(約7.8公里/秒)脫離軌道,重新進入大氣層。在承受極端高溫和巨大氣動載荷之後,通過飛控系統和發動機完成姿態調整、減速和着陸,最終安全降落,並實現再次使用。

在二子級回收中,火箭不僅要承受數千攝氏度的再入高溫,還要保證熱防護瓦片、箭體結構、飛控系統和發動機在極端環境下保持正常工作,難度比一子級回收提高了不止一個數量級。目前,“星艦”二子級已多次驗證高溫再入和滑行控制,但完整受控着陸和回收仍處於測試階段,SpaceX計劃在2027年實現可靠的軌道級二子級回收演示。

結語

回收成功僅僅是第一步,只有真正形成“發射—回收—檢測—復用—重飛”的高效閉環,才能大幅攤薄單次發射成本,釋放高密度發射能力,實現從技術探索向商業化落地的轉變。此次長征十號一子級的網捕回收只是完成了一項技術驗證,距離全面商業化還很遠。工程驗證、成本核算、發射頻次以及可靠性積累,這些環節都需要時間去完成。

SpaceX在2017年3月就開始使用回收的助推器執行發射任務,但直到2020年,回收和復用才逐漸成為其常規操作。根據中共央視報導,這次回收的一子級,計劃將在今年年底前完成復用飛行。航天科技集團工程師陳牧野表示,回收之後還需對火箭進行檢測、檢修、維護、確認、再測試,才能讓它達到第二次飛行的條件。 


根據SpaceX公布的數據,“獵鷹9號”迄今累計發射超620次,成功率99%。其中2025年全年完成170次發射,占美國當年發射總量87%、全球入軌載荷83%,單次發射邊際成本約1,500萬美元。“獵鷹9號”已實現600多次回收着陸,同一枚助推器最高復飛紀錄達36次,而“星艦”到今年5月已累計完成12次飛行測試。這意味着中國航天在可重複使用火箭這條商業化道路上,還有一段不短的距離需要追趕。


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