近日,中國航天領域迎來重要進展,長征十二號甲(CZ-12A)可重復使用運載火箭在酒泉東風商業航天創新試驗區完成首次發射。點火瞬間,火箭拖著藍紫色尾焰直沖云霄,二級順利進入預定軌道,但一級回收未能成功。這款由中國航天科技集團公司第八研究院主導研制的火箭,以“一級重復使用”為核心目標,是中國第二款首飛即嘗試可回收技術驗證的運載火箭。
多級火箭中,一級負責將火箭從地面加速至高空,燃料耗盡后分離;二級則接力將有效載荷送入軌道。此前,藍箭航天的“朱雀三號”遙一火箭雖成功入軌,但一級回收驗證時因異常燃燒未能軟著陸。至此,美國仍是全球唯一實現一級火箭成功回收的國家——2025年11月,藍色起源公司“新格倫”火箭完成首次一級海上回收,成為繼SpaceX后第二家掌握軌道級火箭回收技術的商業企業。
火箭回收技術的探索之路充滿挑戰。傳統多級火箭采用一次性設計,分離后墜入無人區或海域,資源浪費嚴重。其中,一子級因集成核心動力系統,成本占比最高。錢學森早在1963年出版的《星際航行概論》中就提出回收構想,指出未來需通過回收空火箭降低成本。1993年,美國麥道公司通過三角快帆(DC-X)驗證垂直回收可行性,但直到2011年SpaceX宣布可回收計劃,該技術才進入工程化階段。2015年,“獵鷹9號”首次實現一級垂直回收,至今已完成超500次回收,顯著降低發射成本。據NASA評估,其近地軌道單位發射成本已降至航天飛機時代的二十分之一。
商業航天的快速發展直接驅動火箭回收技術突破。快速增長的衛星產業,尤其是大規模星座部署需求,對低成本、大運力火箭提出迫切要求。中山大學航空航天學院副教授張亮指出,火箭研發投入通常超10億元,若缺乏大規模發射需求,回本周期可能長達十年。因此,商業公司需通過可回收技術或產業鏈集成降低成本。例如,“朱雀三號”設計復用次數不少于20次,目標將發射成本壓縮至2萬元/公斤。
火箭回收涉及多項核心技術,包括高精度導航制導、輕量化可折疊著陸緩沖裝置、大范圍推力調節發動機、高效氣動控制舵等。張亮強調,全球均處于探索階段,無成熟經驗可借鑒。SpaceX“獵鷹9號”曾經歷四次海上或陸地回收失敗,藍色起源“新格倫”首次軌道級回收亦未成功,星艦11次試飛中半數失敗。即使回收成功,仍需快速檢測箭體結構健康狀態,確保復用安全性。
航天工程的高風險性體現在技術集成與人為因素雙重挑戰。張亮比喻,一枚火箭涉及上千人協同,一個螺絲松動或電線錯接都可能導致失敗。因此,需通過標準化設計、流程控制及數據反饋優化技術。藍箭航天總指揮戴政復盤“朱雀三號”回收測試時表示,火箭在40公里至3公里超音速滑行段氣動控制良好,但3公里高度著陸點火階段對飛行控制要求極高,最終因減速失敗墜毀。他強調,失敗是技術迭代的必經之路,“不邁出第一步就無法積累經驗”。
中國商業航天正加速攻堅可回收技術。繼“朱雀三號”和長征十二號甲后,天兵科技“天龍三號”預計首飛,主要驗證關鍵能力而非完整回收。國內其他在研型號包括“智神星一號”、長征十二號乙、“元行者一號”等,起飛質量約500噸,運載能力10至18噸,主要針對低軌互聯網星座部署。張亮認為,火箭設計需匹配任務需求:“獵鷹9號”面向星鏈衛星快速部署,強調大運載與復用性;若未來箭體和發動機成本降至百萬級,則無需強制復用。”他同時指出,運載能力需平衡成本與可靠性,未來月球或火星開發將催生新需求。





