編號為B1062的獵鷹9號火箭完成新一批星鏈衛星的發射。此次發射是其第22次復用，打破了獵鷹9號一級推進器的複用次數記錄，並成功在海上被回收。

作為同屬航太大國的中國，在可重複使用火箭領域同樣取得了一定的進展。

6月23日，上海航太技術研究院（中國航太科技集團有限公司八院）抓總研發的重複使用運載火箭完成10公里級垂直起降飛行試驗（VTVL）。這也是目前我國可重複使用火箭在垂直起降飛行測試中所達到的最高高度。

獵鷹系列火箭中的獵鷹9號是世界首款軌道級可重複使用火箭，於2010年6月首次發射成功，於2015年12月順利將一枚衛星送入地球同步轉移軌道（GTO)，並首次完成一級火箭回收（不過首次復用是在2017年）。

這裡給一個航天小知識：

100公里處的位置一般被認為是太空與地球分界線（卡門線），低軌道衛星的軌道高度約200公里。火箭需要通過一級+二級兩級火箭（或一級加助推器）才能完成衛星的發射。一級火箭能達到的速度和高度較低，其在降落時受到大氣燒蝕少，可回收價值高，而二級火箭由於結束飛行時的高度更高且速度更快，因此在再入時會受到嚴重的大氣燒蝕，回收難度極高。我們說的可重複使用火箭一般指的是火箭的一級。

以下我們將透過具體的數據對比，來詳細解讀我國在此次航太八院的飛行實驗。

01

本次發射的細節

航太八院此次用於垂直起降飛行測試驗證的可重複使用火箭其直徑為3.8米，搭載了3台變推液氧甲烷發動機，最高達到12公里，採用著陸腿著陸的方式。

首先，這枚火箭的直徑為3.8米，搭載3台變推液氧甲烷引擎。火箭的直徑直接影響了火箭的運力。在不帶助推器的情況下，直徑越大，帶的引擎數量越多，帶的燃料也多，運力也就越強（不過考慮到運輸等其他綜合問題，並不能無限大）。

我國未來載人登月的長徵十號系列火箭最大直徑達5公尺、獵鷹9為3.7公尺、重型獵鷹為3.66公尺、星艦為9公尺。可見航太八院的這把火箭在完成度上並不是純技術驗證性火箭。

其次在發射高度上，本次發射火箭最高達到12公里，也就是1200公尺左右的高度。而SpaceX則在使用「蚱蜢」（垂直回收技術測試機）進行測試的最高高度為744公尺。也就是說，航太八院這次實驗已經超過了SpaceX的蚱蜢測試階段。

圖：美國「蚱蜢」火箭成功完成垂直起降測試

來源：中國載人航太工程網

再一次，在火箭發動機上，本次火箭使用的是3台九州雲箭研製的龍雲液氧甲烷發動機而獵鷹9號用的是液氧煤油發動機。國家太空總署曾發布《液態氧甲烷火箭發展概述》，詳細講解了液態氧甲烷的優勢。

在推進劑性能方面，液態氧甲烷對比傳統的液態氧煤油各有優劣。在冷卻效果上，甲烷展現出作為低溫燃料的優勢，得益於比熱容指標，其綜合冷卻能力是煤油的3倍以上，並且作為含碳燃料，不易結焦積碳，這對於發動機實際使用效果來說更加“友善”。

在引擎維護性上，甲烷則有天生的優勢。如今，可回收復用火箭成為大勢所趨，液態氧煤油火箭在回收後必須對發動機進行徹底清洗才能繼續使用，而液態甲烷為強揮發性燃料，液態氧甲烷發動機由此顯著減輕了後勤維護工作量。

中國航太局

所以，這次垂直起降飛行測試所使用的火箭很可能就是未來軌道級火箭一級的部分，完成度很高。

02

對比SpaceX的回收實驗

首先，SpaceX實現首次可回收的實驗進度表（Spacex建造的第一台測試機稱為蚱蜢）：

圖：SpaceX 歷次「蚱蜢跳」數據

來源：公開資料整理

Spacex建造的第二台測試機稱為F9R Dev 1。

圖：SpaceX F9R Dev 1測試機數據

SpaceX在2014年8月，F9R Dev 1測試機（幾乎就是「獵鷹9號」火箭的一級火箭部分）第五次測試結束後，便開始在實際發射任務中繼續進行測試（並不是每次都會測試火箭回收）：

2015年1月，執行CRS-5發射任務，海上回收失敗；

2015年2月，為美國國家海洋暨大氣總署發射深空氣候觀測站衛星，海上軟著陸（掉水裡去了）；

2015年4月，執行CRS-6發射任務，海上回收失敗；

2015年6月，發射到國際太空站運送的龍飛船，高空解體；

2015年12月，執行衛星發射任務，陸上回收成功。

從時間來看，SpaceX用於第二階段測試的F9R Dev 1測試機的VTVL最高點也僅有1公里左右，在暫停其測試後經過幾次實際的發射回收任務後便成功完成首次火箭回收。

結合先前航太科技透露的：

我國正抓緊研發4公尺、5公尺可重複使用火箭，計畫分別於2025年及2026年首飛

以及：

開發團隊將進行重複使用運載火箭70公里級垂直起降試驗，基本覆蓋火箭一子級飛行剖面

我們可以進行個不準確的預測，在充分掌握火箭回收的各項技術後，可能明後年就能看到中國實現首次執行實際發射任務的火箭回收。

除了航太八院外，近幾年我國許多公司同樣也在進行VTVL實驗，並且取得不錯的成績：

來源：公開資料整理

目前來看，民企中，星際榮耀的在可重複使用火箭這條路上走的比較遠，其2023年12月的VTVL實驗的高度達到343.12m，而且此次飛行試驗所使用的火箭在20天前才完成一次VTVL實驗。換句話說，星際榮耀在國內首次完成可重複使用技術驗證火箭的複用飛行（只是試驗，並不是實際發射）。

另外一個這幾天非常有名的民營企業是天兵科技，其在昨天的一子級九機並聯動力系統熱試車中發生意外，火箭脫離發射台起飛，而後墜毀。根據公告，實驗的是天龍三號的一子級。根據公開資料天兵科技在2020年的時候完成了一次重複使用試驗箭回收著陸裝置試驗（就是吊著的實驗箭掉下來，看著陸系統能不能穩住），而後便是多次的發動機試車，並無其開展VTVL試驗的資訊公佈。

圖：天龍三號簡介

來源：張家港發布

03

對比獵鷹9號

在第二節裡，我們比較的對像是SpaceX實現首次回收的歷程。而在這一節我們對比的是獵鷹9號。

說直接對比獵鷹9號有點扯，因為我們的僅是一個單級實驗火箭，而獵鷹9號是完整的可執行任務的火箭。但我們比較的其實是獵鷹9號的回收能力。

目前獵鷹9號同時具有海上和陸地回收的能力，對於陸地回收能力的建立，SpaceX是透過蚱蜢和F9R Dev 1兩款測試機透過多次實驗完成的。而獵鷹9號的海上回收能力卻是在多次實際發射任務中建立的。

表：獵鷹9號歷次海上回收實驗

重複運載火箭在海面上和陸地上進行回收是有非常大的區別，根據《運載火箭海上平台成功回收的分析及啟示》一文的分析，在海上和陸上回收下，獵鷹9的運載能力差距極大，這些差距可都是成本：

存在這樣差距的原因也很好理解：海上回收火箭時，是綜合一級火箭下落和接駁船舶的實時位置進行的，能夠實現火箭回收的最優解，而陸上回收時，陸上回收點的位置是固定不變，因此無論一級火箭分離時的位置及姿態如何，都需要根據陸上回收點進行調整，燃料消耗大。

雖然海上回收的優勢十分明顯，但技術難度自然也很大（畢竟海上風浪大，而風浪越大魚越貴！），具體而言包括：高精度導航及導引技術、姿態控制技術、海上著陸支撐技術、海上著陸平台等。

反觀國內，根據公開資料，目前僅箭元科技在2023年9月進行了一次海上濺落回收試驗以及中科宇航使用渦噴發動機（非火箭發動機類型）進行了一次海上回收實驗，其餘公司包括國家隊均無海上火箭回收的實驗記錄。

綜上可見，我國目前在可重複使用火箭上距離美國的獵鷹9號還有不小的差距，尤其是海上回收技術尚未可喜的進展。

04

總結

可重複使用火箭研發的初衷是降低火箭發射成本，將人類的火箭發射推進到廉價時代，為大規模發射衛星及太空旅遊提供可靠支撐。馬斯克的SpaceX在這條路上獨領風騷，獵鷹9號的最大復用次數已達22次，同時還在加快星箭（重型運載火箭）的可重複飛行實驗。

雖然中國航太在火箭發射的綜合成本上並不算高，同時也能透過其他技術創新來降低成本，但目前來看，一級火箭回收是已經被證實可行的道路，而其他的道路還有待探索。因此，在中國大型衛星星座建設的要求下（時間不等人），我國無論是國家隊或民企都在加大可重複使用火箭相關技術的投入力度。畢竟誰先做出來誰就能先吃到這塊大蛋糕。

另外值得一提的是，這次航太八院的VTVL實驗存在的一個最大特色是國家隊使用民營開發的火箭引擎。火箭引擎作為單枚火箭成本中的大頭，將受益我國未來大規模進行的可重複火箭發射。我們將在後續文章中對細分產業鏈進行研究。