“网系回收”的最大优势是回收火箭更容易,而且由于是柔性回收,对火箭损耗不大,可以更多次地使用。
“为祖国骄傲,为航天自豪!”
2026年7月10日,我国长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场发射升空,将卫星顺利送入预定轨道,并历史性地实现火箭可控回收后,网上一片沸腾。
此次发射最让人关注的就是火箭回收方式。在发射后,火箭一二级分离,一子级垂直返回,在海上回收平台通过网系捕获方式回收。这意味着,中国首次成功实施运载火箭一子级可控回收,重复使用火箭技术有了新方式和新突破。
火箭的可回收在航天中意义极为重大,是降低发射成本的重要手段。一级火箭内部装载有发动机等高价值部件,成本约占火箭总成本的60%。如果能成功回收,就能降低火箭发射成本,提高航天航空的效能,并推动商业化发展。
因此,大运力、高可靠、低成本的可回收火箭是各个航天国家追求的核心技术,并且也展开了激烈的竞争。
长征十号乙运载火箭首飞成功,标志着中国继美国后成为全球第二个掌握大运力可回收火箭技术的国家,且是全球首个掌握运载火箭网系回收技术的国家。
与SpaceX“筷子夹火箭”有何区别
与马斯克的SpaceX“筷子夹火箭”不同,中国的火箭回收技术是网系捕获回收。
网系回收的原理在于,火箭在下降时,通过发动机反推减速与栅格舵姿态双重控制而让火箭垂直下降。之后,不是依靠火箭自身的着陆腿,而是直接飞入海上回收平台张开的柔软大网中,利用网系的阻拦与形变吸收着陆冲击力,完成对火箭的捕获,使其平稳着陆。
这一技术,与航空母舰上的飞机依靠阻拦索降落原理类似。世界上的火箭回收,也因此可以分为“网系回收”与“筷子回收”两大类,其基本原理既相似,也有区别。
相似处在于,二者都是在火箭一子级分离后通过发动机反推减速、栅格舵控制姿态,以受控方式再入大气层,但在核心理念、机械结构、着陆容错和受力机理上却有差异,可以概括为,“网系回收”是“软着陆”,“筷子回收”是“硬着陆”。
“网系回收”采用的是由特种纤维与钢索组成的“井”字形柔性网络,不需要火箭精准降落在某个绝对位置上,只要降落进入网内,利用绳索的拉伸形变以及底部的滑轮、液压阻尼器,火箭的动能就能被有效吸收,从而让火箭“温柔”地降落。
而SpaceX的“筷子回收”采用的是坚硬的机械臂,是一种特别刚性的钢结构。当一级火箭下降时,两个巨大的机械臂会闭合,让一级火箭两侧的承重销精准地卡入机械臂的承重槽中。因此,要求火箭在降落终点实现精准的点对点结合。
海上风高浪急,回收船会发生不规律的晃动、起伏和倾斜,因而“网系回收”更能契合这一特点。回收船即便因风浪而偏移数米,或火箭控制有偏差,只要落入大网范围,柔性网也能凭借自身的弹性把火箭温软而牢靠地兜住。
因此,“网系回收”有较大的容错空间,火箭落点偏差容错最大可以达到10米。“筷子回收”方式则几乎是硬碰硬,但陆地回收台不会晃动,因此可以在技术上追求高精度的控制,让火箭准确落在机械臂上。
“网系回收”的火箭设计,可以让火箭顶部或级间段呈现轻量化的“人字形挂钩”,而且由于网系本身具有极强的消能缓冲能力,可以让火箭挂钩和局部结构承受相对较小的瞬时冲击载荷。
而“筷子回收”除了要求火箭与接收机械臂精准地点对点,还需要材料的硬刚。火箭必须在栅格舵下方设计两个能够承受数百吨重量的承重销。因为,在机械臂夹住火箭的瞬间,箭体需要承受极大的局部集中载荷。
“筷子回收”比较明显的优点是,可以实现火箭落地即复位的状态,省去了吊装、转运、二次对齐的时间,让火箭快速重复使用。在火箭被夹住后能直接放回发射台上,在数小时内就可以再次加注燃料和发射。
“网系回收”的火箭,需要吊装、转运、二次对齐,但最大优势是回收火箭更容易。而且,由于是柔性回收,对火箭的损耗不大,更合适多次使用。
“网系回收”的“三部曲”
“网系回收”体现了中国航天的一种创新思维,是一种新型箭地协同技术。
中国的“网系回收”系统,是部署在海上回收平台“领航者”号回收船上,由高强度柔性阻拦索、滑轮组、液压阻尼消能元件等组成的弹性拦截缓冲系统。
这个系统通过材料变形和阻尼器工作来让火箭软着陆,因此它并非像一张普通的大网,而是一个复杂的箭地协同动力学拦截系统,主要包含几个核心要点。
一是核心组成结构“井”字形阻拦索,由多根高强度、耐高温特种纤维或钢索编织而成,在回收船上方的主框架间张开,形成核心捕获区。
二是火箭上设立挂钩装置,长征十号乙等火箭一子级取消了传统着陆腿,改在级间段或合适位置加装人字形挂钩。
此外,智能阻尼缓冲系统是由网系底部连接滑轮组与液压阻尼器构成,目的是在捕获火箭的瞬间通过阻尼位移吸收能量。这些结构,形成了网系火箭回收的“三部曲”。
首先是索钩挂入,火箭垂直减速下降进入回收网,火箭上的挂钩精准卡入“井”字形网中。然后启动变形消能,捕获网的绳索发生拉伸,并在滑轮组的带动下向外拉动液压阻尼器,通过流体阻力将火箭巨大的下落动能转化为热能耗散掉。
最后是稳定火箭姿态。通过柔性牵引和递增式减速,将火箭着陆瞬间的过载平稳控制在3G以内,最终让箭体安全停稳。
“网系回收”与“筷子回收”各有千秋,而且中国航天也将对两者兼收并蓄,并行采用和推进,加快实现运载火箭从“可回收”向“大规模复用”的实际可行转化,单次发射成本有望大幅降低。
7月10日“网系回收”成功当天,消息一出,A股商业航天板块25只个股直接涨停。这不仅是因为中国航天在重复使用火箭技术领域取得了历史性突破,更是这扎实的一步,也让资本市场从中看到了中国商业航天的广阔未来。