12月3日，蓝箭航天朱雀三号重复使用运载火箭发射入轨，同时火箭一子级按计划开展了垂直回收技术飞行验证，遗憾的是回收并未成功。其间发生了什么？

12月6日，蓝箭航天对外披露一子级回收验证的关键技术细节：

据了解，朱雀三号一子级在完成一级分离后，按计划开展垂直回收技术的飞行验证。蓝箭航天相关负责人表示，火箭经历了可回收火箭最具挑战性的“超音速再入气动滑行阶段”。这一阶段需穿越最大动压环境，对结构热防护系统、总体气动布局设计以及姿态控制能力提出极高要求，通过飞行过程积累的飞行数据，为后续型号迭代改进打下了坚实基础。

同时，火箭在再入点火段及气动滑行段均实现了对着陆场坪回收点的高精度制导控制。验证内容包括冷气反作用控制系统与栅格舵的复合控制策略，以及相应制导算法的正确性。

本次试验进一步夯实了我国在液氧甲烷可回收运载火箭技术路线上的工程实践基础，为我国实现一子级回收探索了可行路径。

发射的火箭为什么要回收？

朱雀三号是蓝箭航天空间科技股份有限公司自主研制的我国首款不锈钢液氧甲烷的可重复使用重型火箭。“不锈钢”听起来不高端？但它便宜、结实、耐造，是搞“重复使用”的理想材料。

而“液氧甲烷”这种燃料，燃烧干净、成本低，被看作是未来太空航行的“标准汽油”。把这些特点组合在一起，目标就一个：降低成本，实现航班化发射。

在制约人类航天梦想的众多因素里，运力是个老大难的问题。SaceX成功之前，火箭跟烟花一样是一次性产品，每公斤的发射成本在1万-2万美元，无法持续地将大量重要物资送上太空。直到SpaceX造出了可回收火箭，将成本降到3000美元左右。

一个多月前，在苦苦追赶SpaceX十年后，由亚马逊创始人贝索斯领导的蓝色起源就宣布新格伦火箭首次成功回收。他们也成为全球第二家掌握火箭回收技术的公司。

许多人期待蓝箭航天成为第三家，和另两个资源投入远超自己的巨头掰掰手腕。按照蓝箭航天的测算，如果朱雀三号成功，单公斤的发射成本有望降到20000元人民币，可能比猎鹰9号还要低一点。

事实上，掌握火箭回收技术将给全球航天格局带来根本性的变革。数据显示，今年美国发射了182次火箭，其中153次由猎鹰9号完成。相比之下，包含朱雀三号这次，中国发射了78次火箭，用的是十多种不同型号的火箭。

没有回收能力，就意味着每次发射都要造新火箭，成本高、节奏慢。借助成本优势，SpaceX已经将上万颗卫星发射上天，打造了自己的星链系统。

中国也提出了“千帆星座”计划，对标星链将1.5万颗卫星送上天。没有可回收技术的支撑，完成这一目标难度巨大。

火箭回收有哪些方式？

其实火箭回收并非SpaceX的首创，1993年，美国麦道公司的DC-X试验火箭就完成了人类首次垂直起降演示。虽然只飞了45米高，持续59秒，但它证明了“让火箭飞回来”在技术上是可行的。火箭回收也并不是只有一种方法，目前全球主要有六种典型技术路线：

• 垂直起降回收

这是目前最主流、最成熟的方式，代表作是 SpaceX 的猎鹰9号，通过发动机反推减速，实现一级火箭在海上或陆地平台上精确着陆。中国的蓝箭航天朱雀三号、天兵科技天龙三号也都采用同类技术路线。其优势是结构简单、可重复性高，但要求发动机推力调节和着陆控制极为精准。

• 垂直起飞、水平降落/水平起飞、水平降落

这种方式依靠机翼滑翔返回。代表作是美国航天飞机以及目前在轨运行的 X-37B 空天飞机。它们在火箭或助推器推送下入轨，返回时像飞机一样滑翔着陆。优点是着陆平稳、重复使用率高，但整体系统庞大、维护成本高，因此航天飞机已在2011年退役。

• 有翼助推器回收

指的是助推器自身带有可展开翼面或发动机舱，返回时可滑翔或自主飞回。例如欧洲的Callisto回收验证器、中国在研的可回收空天助推器方案，以及历史上的苏联“暴风雪号”助推器设想。这类设计兼具VTVL与航天飞机的思路，但技术复杂度高，目前仍处于试验阶段。

• 降落伞/气囊回收

这种方式历史最早、技术门槛最低。早期的 SpaceX 猎鹰1号以及俄罗斯在研的小型助推回收实验都尝试过此方式。虽然结构简单，但控制精度低、落点分散、海水腐蚀严重，难以实现多次复用，目前基本已被淘汰。

• 空中捕获/直升机回收

代表作是火箭实验室的小火箭“电子号”。他们曾使用直升机在半空中用钢缆钩住带降落伞的火箭，实现回收。但由于操作风险高、成功率低、回收后维护困难，火箭实验室已宣布转向采用“中段再点火减速+海面溅落回收”的新方案，用于未来的“中子号”火箭。

• 塔臂/机械臂/网面捕捉

这是最新兴、最具工程美感的方式。星舰超重型助推器“Super Heavy”，已多次验证了由塔臂“筷子”在空中夹回火箭的技术。其优点是无须着陆支架、节省重量与燃料，但要求极高的地面控制与协调精度。中国航天曾发布动画演示——通过“网格面捕捉”方式进行回收，看似科幻，但理论上可行。

回收火箭最主要的技术挑战

中国科协航天科普专家颜翔认为，火箭回收最主要的技术挑战在于四个“精确”：

• 精确制导：火箭要在高超音速下实时计算返回轨迹，从分离点到着陆点，每秒都在解算最优路径。稍有偏差，就可能偏离着陆场数公里。

• 精确控制：用栅格舵和反推发动机在稀薄大气中调整姿态，就像用筷子去平衡一根20层楼高的铅笔。火箭重心高、横截面大，极易失稳翻滚。

• 精确减速：燃料只够一次机会，早了会坠毁，晚了会撞击。发动机点火时机、推力大小必须分毫不差，最终以不到2米/秒的速度“轻吻”地面。

• 精确抗扰：高空风速可达每秒几十米，火箭要像芭蕾舞演员一样，在狂风中保持平衡。传感器、执行机构、飞控算法必须毫秒级响应。

他认为，实现火箭回收，本质上是要解决一个矛盾：既要让火箭“猛”到能推送几十吨载荷上天，又要让它“柔”到能轻盈着陆。因此，还需要四项关键技术的协同突破：

• 发动机的“油门艺术”：传统火箭发动机像赛车引擎，只管全力输出。但回收需要的是“智能油门”：推力能从100%降到40%甚至更低，还要能空中重启、精确调节。SpaceX的梅林发动机可以深度节流到40%推力，中国的天鹊-12也实现了50%-110%的推力调节。这种能力让火箭能够在最后时刻精确“刹车”。

• 空中的“杂技表演”：火箭在大气层中高速飞行时，要完成三重控制：栅格舵像方向盘控制航向，RCS（姿态控制系统）的小推进器负责微调姿态，发动机摆动（推力矢量控制）则提供最后的精确修正。三套系统无缝切换，让几十吨的铁柱子能在狂风中保持平衡。

• 毫秒级的“大脑运算”：火箭的导航系统融合了GPS定位、惯性测量和雷达数据，每秒计算上千次，实时规划最优轨迹。更难的是容错设计——当某个传感器失效时，系统要瞬间切换备份方案。这种算法不仅要快，还要在极端环境下绝对可靠。

• 经得起“千锤百炼”的身躯：一级火箭要承受发射时的巨大推力、返回时的气动加热、着陆时的冲击载荷，还要能重复使用20次以上。这需要新型铝锂合金、碳纤维复合材料，以及精巧的缓冲着陆腿设计。每个部件都要在极限工况下保持结构完整。

来源: 福建科普