【文/观察者网专栏作者 高天伟】

2024年6月23日，由我国航天科技集团八院研制的重复使用运载火箭新技术验证箭，在酒泉卫星发射中心成功进行了10公里级飞行试验。

试验中，火箭由3台变推液氧甲烷发动机推动，上升至约12公里高度，关闭两侧发动机，中心发动机调节推力，火箭受控下降，在距离地面50米处，四条着陆腿展开，随后火箭缓速下降，高度趋近于零，稳稳落在回收场坪，实现定点垂直软着陆，试验取得圆满成功！航天科技集团评价本次试验“为2025年如期实现4米级重复使用运载火箭首飞奠定了技术基础。”

我们为什么要发展可重复使用运载火箭的验证箭？我国什么时候能出现类似美国猎鹰9号的“完全体”可回收复用火箭？行业竞争与合作格局如何？这篇文章就来简要探讨下。

早在上世纪六十年代初期，包括钱学森在内的航天科学家就已经通过严密论证，指出火箭回收复用可以极大提高周转效率、降低成本。但由于计算能力、材料、气动、控制、工艺乃至决策、管理等相关领域发展暂未达到理想水平，工程实践并非一帆风顺。例如上世纪70年代美国研制的航天飞机，设计上仅外部主燃料箱为一次性产品、不抛弃任何发动机，其复用程度在已经实现入轨的航天器当中，至今无人能出其右，但由于研制方严重低估了产品综合成本，项目入不敷出，最终航天飞机于2011年在剩余大量理论寿命的情况下退役。

退役的美国奋进号航天飞机，现陈列于美国洛杉矶加州科技博物馆。

2010年之后，火箭回收复用技术终于取得实用性突破。例如美国SpaceX主力载具猎鹰9号火箭，其一级在完成任务后，可以调整姿态并数次点火，以垂直姿态在陆地或者拖船上着陆，并经检修后复用。截至目前，单个箭体已经创造飞行21次记录。SpaceX凭借仅仅十余枚一级箭体，在2023年进行了96次入轨发射，远远超过全球任何其它国家或者商业航天实体；而运力近20吨的单箭报价降低至5000余万美元，几乎全球最低。除了SpaceX以外，美国蓝色起源公司也实现了飞行高度100公里的箭体复用，用于服务新谢泼德号亚轨道载人飞船。

SpaceX猎鹰9号火箭

箭体垂直回收是控制、结构、动力、气动、导航、通信等不同专业深度融合、密切关联、牵一发而动全身的技术，且最近10年才得到全面发展，全球技术积累较少。为了以较低成本、从易到难、由主到次地验证相关设计，SpaceX于2012年首飞了名为“蚱蜢”的垂直起降验证箭，由燃料贮箱、1台猎鹰9号火箭使用的梅林1D发动机以及固定式着陆支腿组成。2012年至2013年在新墨西哥州试验场，该箭先后进行了8次成功的垂直起降试验，飞行高度从1.8米逐渐递增至744米。随后，SpaceX又研制了换用真实箭体、发动机增加到3台并改用可收放式着陆支腿的猎鹰9R Dev1验证箭，并于2014年进行了4次试飞。受益于这些前期测试， SpaceX终于在2015年12月21日首次成功回收一级箭体。

猎鹰9R Dev1验证箭

参考SpaceX的做法，我国企业也选择了“由验证箭起步”的技术路线，并且出手即不凡。以6月23日试验为例，航天八院产品首飞即跳过“蚱蜢”阶段直达猎鹰9R Dev1水平，这也是 “为2025年如期实现4米级重复使用运载火箭首飞奠定了技术基础”的信心由来。今年内，试验箭还计划开展75公里高度、模拟一级箭体全程飞行的测试，从而完成正式尝试前的“临门一脚”。

航天科技集团八院研制的重复使用运载火箭新技术验证箭