6月27日，编号为B1062的猎鹰9号火箭完成新一批(pi)星链(lian)卫星的发(fa)射。此次发(fa)射是其第22次复用，打破了猎鹰9号一级推进器的复用次数记录(lu)，并成功在海上被回收。
作为同(tong)属航天大国的中国，在可重复使用火箭领域同(tong)样取得了一定的进展。
6月23日，上海航天技术研究院（中国航天科技集团有限公司八院）抓总研制的重复使用运载火箭完成10公里级垂直起降飞行试验（VTVL）。这也是目(mu)前(qian)我国可重复使用火箭在垂直起降飞行试验中达(da)到的最(zui)高高度。
猎鹰系列火箭中的猎鹰9号是世界首款轨道(dao)级可重复使用火箭，于2010年6月首次发(fa)射成功，于2015年12月顺利将(jiang)一枚卫星送(song)入地(di)球同(tong)步转移轨道(dao)（GTO)，并首次完成一级火箭回收（不(bu)过首次复用是在2017年）。
这里给一个航天小知识：
100公里处的位置一般(ban)被认为是太空与地(di)球分界线（卡门线），低轨道(dao)卫星的轨道(dao)高度在200公里左右。火箭需要通过一级+二级两级火箭（或一级加助推器）才能完成卫星的发(fa)射。一级火箭能达(da)到的速(su)度和高度较低，其在降落时受到大气烧蚀少，可回收价值高，而二级火箭由(you)于结束飞行时的高度更高且速(su)度更快(kuai)，因此在再(zai)入时会受到严重的大气烧蚀，回收难度极大。我们说的可重复使用火箭一般(ban)指的是火箭的一级。
下面我们将(jiang)通过具体(ti)的数据对比，来(lai)详(xiang)细解读我国在此次航天八院的飞行实验。
本次发(fa)射的细节
航天八院此次用于垂直起降飞行试验验证(zheng)的可重复使用火箭其直径(jing)为3.8米，搭载了3台变推液氧甲烷发(fa)动机，最(zui)高达(da)到12公里，采用着陆腿着陆的方式。
首先，这枚火箭的直径(jing)为3.8米，搭载3台变推液氧甲烷发(fa)动机。火箭的直径(jing)直接影(ying)响了火箭的运力。在不(bu)带助推器的情(qing)况下，直径(jing)越大，带的发(fa)动机数量越多，带的燃料也多，运力也就越强（不(bu)过考(kao)虑到运输等其他(ta)综合(he)问题，并不(bu)能无限大）。
我国未来(lai)载人登月的长(chang)征十号系列火箭最(zui)大直径(jing)达(da)5米、猎鹰9为3.7米、重型猎鹰为3.66米、星舰(jian)为9米。可见航天八院的这台火箭在完成度上并不(bu)是一个纯技术验证(zheng)性火箭。
其次在发(fa)射高度上，本次发(fa)射火箭最(zui)高达(da)到12公里，也就是1200米左右的高度。而SpaceX在使用“蚱蜢”（垂直回收技术测试机）进行测试的最(zui)高高度为744米。也就是说，航天八院此次实验已经超过了SpaceX的蚱蜢测试阶(jie)段。
再(zai)次，在火箭发(fa)动机上，本次火箭使用的是3台九州云箭研制的龙云液氧甲烷发(fa)动机而猎鹰9号用的是液氧煤油发(fa)动机。国家航天局(ju)曾发(fa)布《液氧甲烷火箭发(fa)展概述》，详(xiang)细讲解了液氧甲烷的优势。
在推进剂性能方面，液氧甲烷对比传统的液氧煤油各有优劣。在冷却效果上，甲烷展现出作为低温燃料的优势，得益于比热容指标，其综合(he)冷却能力是煤油的3倍以上，并且作为含碳燃料，不(bu)易结焦积碳，这对于发(fa)动机实际使用效果来(lai)说更加“友好”。
在发(fa)动机维护性上，甲烷则有天生的优势。如今，可回收复用火箭成为大势所趋，液氧煤油火箭在回收后必须对发(fa)动机进行彻底清洗才能继续使用，而液态甲烷为强挥发(fa)性燃料，液氧甲烷发(fa)动机由(you)此显著减轻了后勤维护工作量。（中国航天局(ju)）
在推进剂性能方面，液氧甲烷对比传统的液氧煤油各有优劣。在冷却效果上，甲烷展现出作为低温燃料的优势，得益于比热容指标，其综合(he)冷却能力是煤油的3倍以上，并且作为含碳燃料，不(bu)易结焦积碳，这对于发(fa)动机实际使用效果来(lai)说更加“友好”。
在发(fa)动机维护性上，甲烷则有天生的优势。如今，可回收复用火箭成为大势所趋，液氧煤油火箭在回收后必须对发(fa)动机进行彻底清洗才能继续使用，而液态甲烷为强挥发(fa)性燃料，液氧甲烷发(fa)动机由(you)此显著减轻了后勤维护工作量。（中国航天局(ju)）
所以，此次垂直起降飞行试验所使用的火箭很可能就是未来(lai)轨道(dao)级火箭一级的部分，完成度很高。
对比SpaceX的回收实验
首先，SpaceX实现首次可回收的实验进度表（Spacex建造的第一台测试机被称为蚱蜢）：
Spacex建造的第二台测试机被称为F9R Dev 1。
SpaceX在2014年8月，F9R Dev 1测试机（几乎就是“猎鹰9”号火箭的一级火箭部分）第五次测试结束后，便开始在实际发(fa)射任务(wu)中继续进行测试（并不(bu)是每次都会测试火箭回收）：
- 2015年1月，执行CRS-5发(fa)射任务(wu)，海上回收失败；
- 2015年2月，为美国国家海洋和大气管理局(ju)发(fa)射深空气候(hou)观测站卫星，海上软着陆（掉水里去了）；
- 2015年4月，执行CRS-6发(fa)射任务(wu)，海上回收失败；
- 2015年6月，发(fa)射给国际空间站运货的龙飞船，高空解体(ti)；
- 2015年12月，执行卫星发(fa)射任务(wu)，陆上回收成功。
从(cong)时间来(lai)看，SpaceX用于第二阶(jie)段测试的F9R Dev 1测试机的VTVL最(zui)高点也仅有1公里左右，在暂停其测试后经过几次实际的发(fa)射回收任务(wu)后便成功完成首次火箭回收。
结合(he)此前(qian)航天科技透露的：
我国正抓紧研制4米级、5米级可重复使用火箭，计划分别于2025年和2026年首飞。
我国正抓紧研制4米级、5米级可重复使用火箭，计划分别于2025年和2026年首飞。
以及(ji)：
研制团队将(jiang)开展重复使用运载火箭70公里级垂直起降试验，基本覆(fu)盖火箭一子级飞行剖(pou)面。
研制团队将(jiang)开展重复使用运载火箭70公里级垂直起降试验，基本覆(fu)盖火箭一子级飞行剖(pou)面。
我们可以进行个不(bu)准确的预测，在充(chong)分掌握(wo)火箭回收的各项技术后，可能明后年就能看到中国实现首次执行实际发(fa)射任务(wu)的火箭回收。
除了航天八院外，近几年我国很多公司同(tong)样也在进行VTVL实验，并取得不(bu)错(cuo)的成绩：
目(mu)前(qian)来(lai)看，民(min)企(qi)中，星际荣耀的在可重复使用火箭这条路(lu)上走的比较远，其2023年12月的VTVL实验的高度达(da)到343.12m，而且此次飞行试验所使用的火箭在20天前(qian)才完成一次VTVL实验。换句话说，星际荣耀在国内首次完成可重复使用技术验证(zheng)火箭的复用飞行（只是试验，并不(bu)是实际发(fa)射）。
另外一个这几天非常出名的民(min)营(ying)企(qi)业是天兵科技，其在昨天的一子级九机并联动力系统热试车中发(fa)生意外，火箭脱离发(fa)射台起飞，而后坠毁。根据公告，该次实验的是天龙三(san)号的一子级。根据公开资料天兵科技在2020年的时候(hou)完成了一次重复使用试验箭回收着陆装置试验（就是吊着的实验箭掉下来(lai)，看着陆系统能不(bu)能稳住），而后便是多次的发(fa)动机试车，并无其开展VTVL试验的信息(xi)公布。
对比猎鹰9号
在第二节里，我们对比的对象是SpaceX实现首次回收的历程。而在这一节里我们对比的是猎鹰9号。
说直接对比猎鹰9号有点扯，因为我们的仅是一个单级实验火箭，而猎鹰9号是完整的可执行任务(wu)的火箭。但我们对比的其实是猎鹰9号的可回收能力。
目(mu)前(qian)猎鹰9号同(tong)时具有海上和陆地(di)回收的能力，对于陆地(di)回收能力的建立，SpaceX是通过蚱蜢和F9R Dev 1两款测试机通过多次实验完成的。而猎鹰9号的海上回收能力却是在多次实际发(fa)射任务(wu)中建立的。
重复运载火箭在海面上和陆地(di)上进行回收是有非常大的区别，根据《运载火箭海上平台成功回收的分析及(ji)启示》一文的分析，在海上和陆上回收下，猎鹰9的运载能力差距极大，这些差距可都是成本：
存在这样差距的原因也很好理解：海上回收火箭时，是综合(he)一级火箭下落和接驳船舶的实时位置进行的，能够实现火箭回收的最(zui)优解，而陆上回收时，陆上回收点的位置是固定不(bu)变，因此无论一级火箭分离时的位置及(ji)姿态如何，都需要根据陆上回收点进行调(diao)整，燃料消(xiao)耗大。
虽然海上回收的优势十分明显，但技术难度自然也很大（毕竟海上风浪大，而风浪越大鱼越贵！），具体(ti)而言包括(kuo)：高精(jing)度导(dao)航及(ji)制导(dao)技术、姿态控制技术、海上着陆支撑技术、海上着陆平台等。
反观国内，根据公开资料，目(mu)前(qian)仅箭元科技在2023年9月进行了一次海上溅落回收试验以及(ji)中科宇航使用涡喷发(fa)动机（非火箭发(fa)动机类型）进行了一次海上回收实验，其余公司包括(kuo)国家队均无海上火箭回收的实验记录(lu)。
综上可见，我国目(mu)前(qian)在可重复使用火箭上距离美国的猎鹰9号还(hai)有不(bu)小的差距，尤其是海上回收技术尚(shang)未可喜(xi)的进展。
总结
可重复使用火箭研发(fa)的初衷是降低火箭发(fa)射成本，将(jiang)人类的火箭发(fa)射推进到廉价时代，为大规模发(fa)射卫星及(ji)太空旅游提供可靠支撑。马斯克的SpaceX在这条路(lu)上独领风骚，猎鹰9号的最(zui)大复用次数已达(da)到22次，同(tong)时还(hai)在加快(kuai)星箭（重型运载火箭）的可重复飞行实验。
虽然中国航天在火箭发(fa)射的综合(he)成本上并不(bu)算高，同(tong)时也能通过其他(ta)技术创新来(lai)降低成本，但目(mu)前(qian)来(lai)看，一级火箭回收是已经被证(zheng)实可行的道(dao)路(lu)，而其他(ta)的道(dao)路(lu)还(hai)有待探索。因此，在中国大型卫星星座建设的要求下（时间不(bu)等人），我国无论是国家队还(hai)是民(min)企(qi)都在加大可重复使用火箭相关技术的投入力度。毕竟谁先做出来(lai)谁就能最(zui)先吃到这块大蛋糕。
另外值得一提的是，这次航天八院的VTVL实验存在的一个最(zui)大特(te)点是国家队使用民(min)企(qi)研制的火箭发(fa)动机。火箭发(fa)动机作为单枚火箭成本中的大头，将(jiang)受益我国未来(lai)大规模进行的可重复火箭发(fa)射。我们将(jiang)在后续文章(zhang)中对细分产业链(lian)进行研究。
本文作者：放牛塘团队，来(lai)源：牛塘行研，原文标题：《22手(shou)猎鹰火箭已经出现！中国的可重复使用火箭如何？》
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