中国商业航天迈过火箭回收门槛,年内冲击复飞

来源 | 《财经》杂志 作者 | 《财经》研究员 尹路 编辑 | 马克  

2026年07月12日 16:14  

本文5455字,约8分钟

中国商业航天迈过火箭回收门槛,年内冲击复飞

2026年7月10日中午,长征十号乙遥一运载火箭从海南商业航天发射场点火升空。火箭完成一、二级分离后,二子级继续把卫星送入预定轨道;一子级则调转姿态,减速返回,在下落末段展开箭体挂索机构,被南海预定海域的“领航者”号平台用柔性网系捕获。

这是一次任务中的两项结果:新型号火箭首飞入轨成功,一级回收成功。当天的传播焦点集中在“接住火箭”的网上,容易忽略另一项成果,采用新型液氧甲烷发动机的上面级将卫星送入了预定轨道。这是全球首次轨道级火箭“首飞即回收”。猎鹰9号首飞没回收,新格伦是第二飞才回收。

长征十号乙由中国航天科技集团一院负责研制,是一枚5米直径、63米高的两级液体火箭。一子级使用7台液氧煤油发动机,回收状态下公开的近地轨道运力不小于16吨。负责回收的“领航者”号长144米、宽50米,满载排水量约2.5万吨,在4米浪高条件下定位精度可达0.5米。火箭与平台共同完成末段制导、网索跟随、挂钩捕获和缓冲承载,回收的主体不是一枚火箭,而是一套“箭—船—网”的系统。

长征十号乙的回收项目于2025年7月3日立项,从立项到实测仅用时一年,这么快的速度有赖于航天科技一院雄厚的技术积累。虽然回收技术项目立项只有一年,但长征十号系列的一子级动力系统、七机并联、二次点火、栅格舵、低空返回控制和网系方案,均建立在多年预研、地面试车的基础之上。

回收成功后,资本市场反应迅速。7月10日收盘,巨力索具(002342.SZ)上涨10.04%,海兰信(300065.SZ)上涨20.01%,均封住涨停;航天ETF华安上涨5.74%,当天成交额5.34亿元,是20个交易日日均成交额的3倍以上。围绕回收索具、海洋装备和商业航天的交易升温,市场开始为可复用火箭从技术验证走向工程应用定价。

海外社交网络对此事的讨论也非常火热。Reddit的航天、工程社区出现多个讨论话题,“Welcome home”“Congrats”等祝贺性留言居多,技术讨论集中在网索与挂钩如何配合、海况怎样影响捕获窗口,以及同一枚一级能否复飞、网系路线能否降低成本。讨论专业度很高,已经点出了下一阶段的核心问题:接住火箭之后,还要证明它能够快速、可靠、低成本地再次飞行。

回收成功是一项明确的工程成就,商业成熟则需要另一组数据:一子级检查出多少损伤、需要更换多少部件、回收平台需要多久完成下一次任务的整备、同一枚一级何时再次点火、复飞后还能否保持入轨与回收双成功。SpaceX的壁垒不是一次回收成功,而是数百次回收、复飞和稳定的任务周转。

三种路线,三种复杂性

长征十号乙、猎鹰9号和星舰在回收的前半段并没有根本区别:一级与上面级分离后,都要完成调姿、再入制导、气动控制和发动机再次点火,把箭体从高超声速状态带回接近零速度。真正不同的是最后几十秒,火箭的重量由什么承受,落点偏差由谁消化,以及回收后如何进入下一次发射。

长征十号乙的网系路线,把着陆缓冲的一部分从箭上移到了回收平台。箭体不带四条着陆腿,而是在末段展开挂索机构。回收平台的“井”字形回收索沿导轨移动、主动跟随火箭位置,挂钩进入捕获区域后,索网通过移动和变形吸收剩余动能,将火箭悬挂、止摆和固定。

这条路线的第一个收益是减重。着陆腿、展开机构、锁止装置及相应结构加强都属于无法产生入轨运力的死重,去掉它们可以增加载荷,或在载荷不变时减少推进剂消耗、增加返回余量。对火箭而言,这是会在每次飞行中重复兑现的性能红利。

网系平台、捕获机构和箭船协同系统的研发、建造投入主要发生在前端,箭体减重带来的运力与推进剂收益却会随着发射次数不断累积。复飞次数越多,平台和捕获系统的固定投入就会被更多任务摊薄;与此同时,每次飞行都少带一套着陆腿,也省去了回收后的支腿检查、折叠和维护。理论上,发射规模越大,网系路线的单发成本和单位运力成本优势越明显。

第二个收益是扩大末端容错率。着陆腿方案要求箭体在接触地面时同时满足很小的水平速度、垂直速度和倾角,并且四腿受力不能过度失衡。网系回收是挂钩主动靠近火箭,并以较长行程缓冲,它不需要火箭在甲板上“站稳”,也减少了落地后随船摇摆而倾覆的风险。

而这么做的代价是把复杂性转移到了海上回收平台。平台要在风浪中维持位置和姿态,网索要在发动机尾焰、盐雾和振动中保持可测、可控,火箭和网索还要实时交换位置与状态。单侧挂住、四点受力不同步、索网反弹、箭体撞击桁架、捕获后摆动过大,都会造成结构损伤。捕获后还要排放残余推进剂、固定箭体、检查网索、返港转运;任何一项耗时过长,回收平台都会成为发射频率的新瓶颈。

猎鹰9号的着陆腿路线,把复杂性留在火箭上。一级依靠栅格舵、进入点火和着陆点火返回,在接触陆地或无人船上的着陆区前展开四条腿。只要火箭把速度、姿态和落点控制在着陆腿的能力范围内,一级就可以自主完成着陆并站立。

猎鹰9号的最大优势是成熟。SpaceX公开任务记录显示,猎鹰9一级累计着陆634次(647次尝试),复飞602次。大量数据让发动机寿命、热防护、着陆腿、栅格舵和翻修项目变成可预测的运营流程。它的不足同样明确:着陆腿和加强结构占用质量,接地冲击集中在有限支点,硬着陆、重心偏移和海上晃动可能造成倾覆;支腿展开、折叠和检查也占用周转时间。

星舰的“筷子”路线比两者更激进。超重型助推器返回发射场,由发射塔的两条机械臂夹持箭体承载点。SpaceX在2024年第五次飞行试验中首次完成捕获。它同样取消着陆腿,却不是用柔性系统完成捕获,而是用高精度制导把巨型助推器送入一个刚性机械臂的捕获窗口。

这种发射、回收共用一套设施的设计如果成熟,运营效率上限最高。助推器被接回发射塔后,可以省去返厂、吊装和陆路转运,理论上能够直接在台上检查、重新安装载荷以及加注燃料。但它要求助推器返回原发射点,必须为返场点火预留更多推进剂;机械臂、塔架和箭体承载点的相对位置误差很小,失手还可能损坏唯一的发射基础设施。不论猎鹰9号,还是长征十号乙这类火箭,就算回收失败也就损失一枚火箭,但星舰若在塔边失控,大概率就会摧毁整座发射塔,外溢风险更高。

三条路线的优劣可以概括为:猎鹰9号用箭上重量换设施相对简单和独立;长征十号乙用专用海上平台的复杂度换箭体减重与更宽松的捕获条件;星舰则把发射和回收高度一体化,追求最高周转效率,也把精度与基础设施风险推到更高水平。三者不存在脱离任务场景的“绝对最优”,只有运力、海况、场址、频次和维护体系共同决定的系统最优。

中国的海上回收技术不止一种

中国商业火箭公司箭元科技还在推进另一种海上捕获路线。据箭元科技人士介绍,公司的“元行者一号”采用的是“海上平台+筷子夹机械臂”的回收方案,一级动力返回到平台上方,由机械臂抓住箭体承载点。与长征十号乙相比,它把柔性网索换成刚性机械臂;与SpaceX星舰相比,它把捕获设施放在海上,不要求一级返回发射场。

“元行者一号”采用4.2米级不锈钢箭体和液氧甲烷发动机。在甲烷燃料的低温条件下,不锈钢强度提升,可以使用更薄的壳体;液氧甲烷燃烧更清洁,有利于减少发动机清理工作。这是一套从箭体材料、推进剂到捕获设施都面向高频复用设计的技术组合。

2025年5月,“元行者一号”验证型火箭在山东海阳完成点火起飞、满推力爬升、变推力、一次关机、自由下降、二次启动和减速至海面悬停。悬停结束后,发动机关机,箭体按预定方案溅落海面,再由船舶打捞。试验通过海上悬停验证了发动机深度变推力、二次启动、制导和姿态控制能力,通过受控溅落获取了箭体入水冲击与海洋环境数据,性质上与长征十号2026年2月的低空演示验证试验相同。

打捞回收后,箭元科技对发动机、伺服机构和电气设备进行清理、检查与复用试验。回收的发动机随后与控制系统完成四次热试车,跑通了“飞行—溅落—打捞—检查—再次点火”的验证链条。这次溅落试验是通往机械臂捕获的前置验证,积累了末段制导、姿态控制和海上作业数据。

按照箭元科技披露的计划,“元行者一号”将在2026年底进行首飞入轨和全流程回收测试。一旦成功,就能同时省去着陆腿和复杂的网系系统。中国由此形成了两条清晰的海上回收路线,长征十号乙以液氧煤油动力和柔性网系可靠捕获,“元行者一号”以不锈钢、液氧甲烷和海上机械臂追求高频复用。

接住以后,复飞更难

可重复使用火箭有三个不同门槛:返回、回收、复飞。返回解决的是火箭能否从高速再入状态减速到达回收区;回收解决的是能否安全接稳;复飞解决的是这枚经历振动、热冲击、物理冲击和高盐腐蚀的一子级,能否用可接受的时间和成本再次完成任务。

美国蓝色起源公司的新格伦火箭提供了一个值得警惕的案例。2025年11月13日,新格伦第二次飞行把NASA的ESCAPADE双探测器送入指定轨道,并成功实现一级回收。2026年4月19日,同一枚一级再次飞行,虽然着陆成功,却把卫星送入了错误轨道。2026年5月28日,另一枚为后续任务准备的新格伦火箭在佛罗里达LC-36发射台进行综合热试车时发生爆炸,摧毁了火箭,严重损毁了蓝色起源唯一的发射设施。

对长征十号乙而言,下一步首先是给本次返回的一级做一次完整“体检”。发动机涡轮泵和燃烧室经历多次点火与深度变推力,煤油发动机需要检查积碳和热端寿命;贮箱与管路要检查压力循环、低温循环和再入载荷;栅格舵、热防护、挂钩安装区和一级承力结构要检查材料疲劳和承载能力;网系捕获形成的实际载荷数据也要与设计模型对照。只有损伤可测、寿命可算,复用次数才不是口号。

第二是周转。猎鹰9号的经济性来自“检查清单越来越短”,而不是每次回收后做一次大修。如果回收后每次都要返厂数月、拆检大量部件,即使一级可以再次使用,成本也未必优于批量制造新箭。回收平台同样要计算周转效率,返港需要多久,网索与滑车是否要更换,桁架和甲板有无疲劳,完成复位后能在多大海况下再次出航。

第三是可靠性统计。一次成功只能证明设计可行,不能代表成功率。不同载荷、轨道倾角、分离速度、海况和回收距离会改变一级剩余推进剂和返回轨迹。要形成商业产品,必须在多种任务条件下重复成功,并建立在某些超限条件下主动放弃捕获、让一级落海的安全预案,避免为了保箭损伤平台。

第四是成本。网系路线节省了箭上着陆腿,却新增海上平台,拖船或动力定位、海上船员、航行窗口、网索耗材、港口和吊装都是新增成本。决定商业性的指标是“全生命周期每公斤入轨成本”,火箭制造与折旧、回收推进剂、平台折旧与维护、返港转运、翻修工时、任务保险和失败风险都要计算在内。回收是降低成本的手段,不能降本的回收技术就不是好技术。

一艘“领航者”,一条新产业链

长征十号乙的回收把航天、船舶、海工、索具、控制与通信连接成一条新的工程链。

回收平台由中国运载火箭技术研究院负责总体设计,中国科学院深海科学与工程研究所与中船集团广船国际联合建造。“领航者”由无动力驳船改装而来,项目从2024年9月论证、2024年12月完成方案设计,到2025年4月开工、11月交付。中国船级社为其签发入级证书和法定证书,首次将火箭回收这种新作业纳入可运营的船舶安全与检验框架。

动力定位、减振与结构监测方面,中船集团七〇四所为“领航者”量身提供国产化动力系统集成、全船减振、振动监测和技术保障。普通船舶动力定位主要考虑迎浪状态,回收平台还要在斜浪条件下保持精度;普通甲板载荷较为分散,网系桁架却通过四组大型支座把载荷集中传入船体的四个连接点。这些能力今后可转化为专用回收船设计、动力定位控制、集中载荷结构改造和全船健康监测服务。

捕获系统方面,中船集团旗下华南船机以广州子公司为主体完成“领航者”号网系回收系统任务。这一环节包括高耸桁架、导轨与滑车、卷扬驱动、柔性回收索、阻尼缓冲、锁定和止摆。网索在尾焰冲击下既要承载又要实时估计位置,材料耐热、耐冲击、耐疲劳与传感器抗干扰都是可独立形成产品的技术方向。

海上回收产业链可以分为三类产品与服务:一是回收平台设计、改装、船级认证和运营;二是网架或机械臂、回收索、滑车卷扬驱动、阻尼器、锁定与箭体转运等专用捕获装备;三是动力定位、箭船协同、视频与测控链路、数字孪生和平台健康监测。长征十号乙完成网系捕获,箭元科技完成海上悬停与受控溅落,两条路线正在把海上发射、回收、打捞和检修从单一型号配套能力,推向可以重复部署的工程系统能力。

长征十号乙把一枚火箭从海上接了回来,对中国可复用火箭而言,这是一道过去没有迈过的门槛;对商业航天而言,它仍只是起点。下一个更有价值的节点,不是另一枚一级挂在网中,而是同一枚一级完成检查后再次竖在发射台上,并把载荷送入预定轨道,中国航天科技集团表示,预计将在今年底前完成火箭一子级复用飞行。

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