酒泉衛星發射中心東風商業航天創新試驗區近日迎來一場備受關注的航天發射任務。由中國航天科技集團八院主導研制的長征十二號甲(CZ-12A)可重復使用運載火箭開啟首飛征程,成功將載荷精準送入預定軌道,但一級火箭在垂直回收環節出現異常,未能實現預期的軟著陸目標。
此次發射并非該區域近期唯一關注焦點。二十天前的12月3日,民營航天企業藍箭航天研制的朱雀三號遙一運載火箭在同一發射區完成入軌任務,但一級火箭在著陸段點火后出現異常燃燒,最終殘骸墜落于回收場坪邊緣,垂直返回試驗同樣未能成功。連續兩次可回收火箭試驗受挫,凸顯出這項技術面臨的巨大挑戰。
長征十二號甲是在長征十二號基礎上改進的可回收構型火箭,采用兩級串聯設計,箭體直徑3.8米,全長約62米,起飛質量約433噸。其一級配備7臺安徽九州云箭研制的“龍云”液氧甲烷發動機(LY70),單臺地面推力約686千牛,具備32%至106%的寬幅推力調節能力,設計重復使用次數超過50次。這種推力調節范圍對回收著陸至關重要——火箭返回時需要發動機在極低推力狀態下精確工作,才能避免硬著陸造成的結構損傷。
二級火箭搭載1臺真空版YF-209液氧甲烷發動機(YF-209V),負責將載荷送入目標軌道。該火箭近地軌道運載能力約12噸,700公里太陽同步軌道運力約7.3噸,這一運力等級恰好滿足當前低軌星座組網的主流需求。無論是中國的“千帆星座”還是未來的“星網”計劃,都需要大量中等運力、高發射頻次、低成本的運載工具。
液氧甲烷推進劑組合已成為可重復使用火箭的主流選擇。相比傳統推進劑,甲烷燃燒后幾乎不產生積碳,發動機回收后維護成本更低,理論上可實現快速周轉。SpaceX的星艦、藍箭航天的朱雀三號均采用類似技術路線。長征十二號甲選擇這一方案,既順應技術發展趨勢,也為未來實現“航班化”發射奠定基礎——按照設計目標,該火箭理論上可在24小時內完成加注并再次發射。
回收流程是此次任務的核心技術環節。根據公開信息,長征十二號甲一級火箭與二級分離后,需通過四次發動機點火進行姿態調整和減速,最終在距離發射場約250公里的甘肅民勤回收場實現垂直著陸,著陸精度要求控制在10米以內。火箭箭體配備柵格舵、邊條翼和回收支撐腿等裝置:柵格舵在再入大氣層時提供氣動控制,支撐腿在著陸階段展開確保穩定落地。這一技術方案與SpaceX獵鷹9號的回收路徑高度相似,而后者同樣經歷過多次失敗才逐步完善。
為驗證回收技術,航天八院進行了長期準備。2024年6月,該團隊在酒泉完成10公里級垂直起降飛行試驗,驗證了大長細比箭體的飛行穩定控制技術;今年1月,又在山東東方航天港進行75公里級“龍行二號”試驗,雖未完全達到預期目標,但積累了寶貴數據;12月6日,長征十二號甲在發射場完成一子級全箭靜態點火試驗,為正式發射做最后驗證。盡管準備充分,但航天工程中難以預見的細節風險仍可能導致任務偏離預期。
國際航天領域的發展歷程印證了可回收火箭技術的難度。SpaceX的獵鷹9號2010年首飛,直到2015年12月才首次實現陸上回收成功,此前多次海上平臺著陸嘗試均以失敗告終——火箭或因速度過快解體,或因姿態失控傾覆,或因液壓系統故障導致著陸腿無法展開。2016年4月,獵鷹9號才完成首次海上平臺回收。即便作為行業先驅,SpaceX從首飛到回收成功也耗時五年多,期間付出大量試錯成本。
今年1月,藍色起源公司的新格倫火箭首次軌道級回收試驗失敗,直到11月才實現第一級海上回收。朱雀三號12月3日首飛時,從現場視頻看,一級火箭再入軌跡控制和姿態保持表現良好,落點接近目標位置,問題出現在著陸段點火環節——發動機疑似再點火異常或燃燒室壓強不足,導致未能軟著陸。藍箭航天事后表示,殘骸著陸于回收場坪邊緣,說明制導控制精度已達較高水平,僅差最后一步。
兩次失利集中暴露出中國可回收火箭技術在“最后著陸段”的短板。入軌能力和制導控制精度已達到較高水平,但著陸段發動機可靠性和系統協調性仍需提升。火箭一級高速返回時需多次點火減速,每次點火都意味著發動機在極端工況下重新啟動,任何微小故障都可能導致任務失敗。朱雀三號使用的天鵲發動機和長征十二號甲使用的“龍云”發動機均為首次執行軌道級回收任務,缺乏真實回收工況下的迭代驗證。
一個月內兩款可回收火箭相繼首飛且均未完成回收目標,引發對中國商業航天發展的不同解讀。悲觀觀點認為,這證明中國與SpaceX存在技術差距,后者十年前已實現的技術至今仍在攻關;樂觀觀點則強調,中國已開始系統性嘗試,且民營與國家隊同步發力,競爭將加速技術迭代。客觀而言,兩種看法均有依據——可回收火箭技術的復雜度決定了其發展不可能一蹴而就,國際航天巨頭均經歷過反復失敗階段,中國航天同樣需要時間、資金和多次試錯機會。
時間壓力對中國商業航天尤為緊迫。SpaceX的獵鷹9號已復用超過20次,發射報價壓至每次六七千萬美元;星艦成熟后成本將進一步降低。若中國可回收火箭遲遲無法穩定運營,低軌星座組網成本將居高不下。對于正在推進的“星網”和“千帆星座”等大規模低軌衛星計劃而言,可回收火箭幾乎是剛需——未來數年內需發射數千甚至上萬顆衛星,依賴傳統一次性火箭不僅成本高昂,產能也難以滿足需求。可回收火箭的成熟將大幅降低組網門檻,為衛星互聯網產業盈利創造條件。











