
这是海上回收平台通过网系捕获方式成功回收长征十号乙运载火箭一子级(7月10日摄,无人机照片)。 新华社记者 邢广利 摄

8月19日,视频截图显示朱雀三号遥二运载火箭一子级按预定程序成功完成陆地回收。 新华社发(蓝箭航天供图)
8月19日7时35分,甘肃酒泉东风商业航天创新试验区,朱雀三号遥二运载火箭点火升空。约137秒后,一二级分离。7时41分许,一子级稳稳降落在390公里外甘肃民勤的回收场坪。这是中国首次实现入轨级火箭陆地回收。
40天前,长征十号乙运载火箭完成海上网系回收试验,这是我国首次实现入轨级运载火箭一子级可控回收,也是全球首次实现运载火箭海上网系回收。
海陆双收,中国成为全球唯一同时掌握两种轨道级火箭回收技术的国家。欢呼同时,一个更深刻的问题摆在中国商业航天面前:“收回来”只是开始。从“可回收”到“能复飞”,再到“能盈利”,我国商业航天还要走几步?
火箭“回家”要经历三大“极限考验”
短短40天,长征十号乙与朱雀三号接连完成回收验证。
在全国政协委员、上海航天信息科技研究院院长伍爱群看来,两次成功回收的含金量体现在三个层面:一是“从0到1”的突破,中国首次在入轨级火箭一子级回收上同时掌握海上网系捕获和陆地垂直着陆两种能力,技术路线不再是单选题;二是时间密度,40天内连下两城,是国家整体航天工业体系成熟度的集中体现;三是战略价值,标志着中国商业航天正式进入“可重复使用”的新赛道。
火箭“回家”路,每一步都是刀尖上的舞蹈。全国政协委员、中国航天科技集团有限公司第十一研究院研究员曲伟细数了三大“极限考验”。
第一关,高空失重环境下的发动机二次点火。火箭分离后推进剂四处漂浮,必须先给火箭一个微小加速度把燃料“赶”回箱底,再精准完成预冷和时序控制。点火时机分毫不能差。
第二关,再入颠簸中的姿态控制。返回时速度达到数倍到十几倍音速,箭体表面温度达上千摄氏度,传统火箭没有气动舵面,中国团队自主设计栅格舵,在极端气流中实时微调姿态,兼顾减重、防热与稳控。
第三关,反推力精准软着陆。主发动机要把推力降到额定值的极低水平,像给火箭精准踩刹车。常规一次性火箭只能固定推力工作,可回收火箭必须大范围调节推力、反复启停,实现落点控制。箭体要稳稳悬停、缓慢下降,不能倾斜、不能撞击。箭体还要反复承受冷热交变与振动冲击,材料和结构必须具备重复使用的疲劳耐受能力。
“过程中任何一个动作出错,箭体都会损毁难复用。”曲伟指出,攻克这些难关,标志着我国突破了大推力液体火箭高空多次点火、推进剂在轨管理等核心瓶颈,建成了超音速、跨音速复杂工况下的气动控制与防热体系,打通了从动力减速到精准着陆的全链条回收技术。这不仅是基础学科的重大应用突破,更让我国在商业航天、深空探测的国际竞争中掌握了核心主动权。
“可复用”还要过“四道关”
火箭稳稳落地,全场欢呼。但在航天人眼里,这仅仅是万里长征走完了第一步。
伍爱群表示,回收成功是“物理动作”的闭环,复用成功是“工程系统”的闭环,中间至少还有四道关要过:
第一道,精准体检。结构有没有微裂纹?涡轮泵叶片是否疲劳?阀门密封性衰减多少?“不能靠肉眼和经验,必须建立基于海量数据的‘健康评估模型’,相当于给火箭做全身CT。”
第二道,关键件翻新。发动机经历高温高压燃烧后,喷注器烧蚀、涡轮叶片热疲劳、轴承磨损都需要更换或大修。“我们对发动机在重复使用条件下的寿命边界认识还不够深,缺乏飞行—检测—再飞行的数据积累。”
第三道,供应链响应。复用需要翻新材料包、快速检测工装、模块化更换单元,“目前这些配套几乎还是空白”。
第四道,计算迭代。飞行控制软件每次任务后都需迭代优化,“涉及适航认证,流程比硬件更复杂”。
“火箭复用的核心闭环是‘发射—回收—检测维修—复飞’,盈利的本质是通过多次飞行摊薄一子级高额制造成本。”曲伟指出,当前我国商业航天领域的最大短板,集中在标准体系空白、寿命评估数据不足、快速检测运维能力滞后、全链条工程化验证不足四大层面,直接阻碍复飞效率与商业盈利闭环。
对此,曲伟建议加快顶层标准体系建设,制定复用通用标准与复飞准入准则;深耕寿命评估基础研究,构建数字孪生模型;攻关快速智能检测技术,将检修周期从数月压缩至数周;循序渐进开展工程化迭代,初期以2~3次复用为目标,积累运维数据,形成“高频发射—多次复用—成本下降—订单增加”的正向循环。
江苏省政协委员、南京市工商联副主席张霆辉从产业链协同角度提出,还应打通上下游数据链路,将回收后的损伤信息反馈至零部件企业推动产品迭代;促进供应链由单件研制向小批量工业化生产转型;完善保险、第三方测评等产业服务配套。
10次复用是门槛,20次复用是目标
既然复用的目的是降本,那就必须算清一笔账:火箭到底复用多少次,才能真正“回本”?
伍爱群给出了测算框架:“经济性平衡点不是固定数字,而是‘成本曲线’和‘可靠性曲线’的交汇点。”
伍爱群解释称,假设一子级成本占全箭60%,回收翻新成本占新造火箭30%~40%,复用一次总成本相当于新箭70%,复用两次降到45%,复用10次降至20%左右。纯数学模型的盈亏平衡点在5~8次。
“但市场平衡点更复杂,要考虑检测周期占用的资金成本、保险费率浮动、可靠性、不确定性带来的市场溢价折损。”伍爱群判断,中国可复用火箭现阶段达到市场平衡点,可能需要10到15次实际飞行验证。
曲伟提出了更明确目标:“一子级稳定实现10次以上常态化复用,是具备基础经济性的最低门槛;达到20次以上,叠加周转周期大幅压缩,才能形成显著成本优势。”他以长征十号乙为例,其一子级设计指标为10次复用,综合成本可下降60%以上、单位载荷成本降至1.1万元/公斤左右;若达20次,成本降幅可突破70%。
如何缩短复用周期?伍爱群提出要打通四个堵点:检测并行化,像4S店多工位保养;供应链小时级响应,建立“复用火箭备件云仓”;发射场设立快速处理工位,实现“回收—检测—再总装—再转运”闭环;数据驱动决策,用大数据训练“健康快判系统”。
曲伟进一步建议,立足我国现有工业基础,以10次复用为基础门槛、20次复用为中长期目标,通过设计优化、智能检测、动力升级持续压缩周转周期,逐步打通发射、回收、运维、复飞的商业闭环。
“‘能复用’之后,还要在标准化快速检修复测、脉动式总装测发、供应链标准化批量供货、完备地面配套、箭上健康监测以及完善的任务调度等六个方面形成配套能力。”张霆辉补充说。
复用“软标准”亟须补齐
可复用火箭的“软标准”比“硬技术”更紧迫。朱雀三号总指挥戴政直言:国内运载火箭行业“还没有复用标准、检测流程、零部件更换规范”。
“没有标准,就没有质量一致性,就没有保险体系,就没有资本市场敢大规模投入。”伍爱群表示。
标准怎么建?伍爱群建议,一是“分类分级”,建立“复用等级认证”,不同复用次数对应不同检测深度;二是由国家航天主管部门牵头,建立可复用火箭全寿命周期数据平台,统一数据格式、采集标准和共享机制。三是建立“关键件目录”,形成“零部件更换白名单”;四是“检测工艺包”,将无损检测、气密性测试、发动机试车等环节标准化;五是“保险与金融配套”,标准必须和保险精算挂钩,让保险公司敢为复用火箭承保。
标准之外,还有一个更深层的问题:火箭回来了,产业生态能不能跟上?
伍爱群预判,产业链最先爆发的“硬环节”是发动机翻新与再制造、先进复合材料、高精度检测装备、智能阀门与传感器。催生的新业态包括“火箭即服务”——不拥有火箭、只提供发射服务的运营商;“二手火箭交易平台”;“太空4S店”——在轨维修与升级;“航天保险2.0”——基于复用数据的动态定价保险。
他特别强调“数据服务业”:“复用火箭每次飞行产生海量数据,经脱敏建模可反哺材料科学、流体力学、控制理论,甚至向汽车、航空溢出。未来‘航天数据’本身可能成为独立产品和贸易品类。”
随着朱雀三号回收成功,国内火箭回收技术的“百宝箱”正在打开。星河动力、中科宇航、星际荣耀、箭元科技等企业都在推进各自可回收型火箭研制。
正如伍爱群所说:“可复用火箭是中国商业航天从‘跟跑’到‘并跑’的关键一跃,但跃过去之后,比的是体系、生态和耐心。我们要有‘十年磨一剑’的战略定力,也要有‘只争朝夕’的紧迫感,把技术突破转化为产业优势,把产业优势转化为国家竞争力。”
责任编辑:谷钦慧
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