國(guó)家隊(duì)可回收火箭完成首飛入軌任務(wù)，一級(jí)箭體垂直回收試驗(yàn)未成功

今天上午，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)迎來(lái)了一場(chǎng)備受矚目的發(fā)射任務(wù)。由中國(guó)航天科技集團(tuán)八院抓總研制的長(zhǎng)征十二號(hào)甲（CZ-12A）可重復(fù)使用運(yùn)載火箭執(zhí)行首飛任務(wù)，火箭順利升空，將載荷精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得成功。然而，一級(jí)火箭在嘗試垂直回收的過(guò)程中出現(xiàn)異常，未能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的軟著陸，回收驗(yàn)證未獲成功。

圖 | 現(xiàn)場(chǎng)圖片（來(lái)源：X）

就在二十天前的 12 月 3 日，民營(yíng)航天企業(yè)藍(lán)箭航天的朱雀三號(hào)遙一運(yùn)載火箭在同一片發(fā)射區(qū)域升空。那次任務(wù)完成了入軌目標(biāo)，但一級(jí)火箭在著陸段點(diǎn)火后出現(xiàn)異常燃燒，殘骸墜落于回收?qǐng)銎哼吘墸怪狈祷鼗厥赵囼?yàn)同樣宣告失利。

如今長(zhǎng)征十二號(hào)甲在同一關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上受挫，再次印證了一個(gè)殘酷的事實(shí)：可回收火箭技術(shù)是一道極難跨越的門檻，無(wú)論是民營(yíng)企業(yè)還是主力研制單位，都不可能輕松躍過(guò)。

從技術(shù)架構(gòu)來(lái)看，長(zhǎng)征十二號(hào)甲是在去年成功首飛的長(zhǎng)征十二號(hào)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的可回收構(gòu)型。火箭采用兩級(jí)串聯(lián)設(shè)計(jì)，箭體直徑 3.8 米，全長(zhǎng)約 62 米，起飛質(zhì)量約 433 噸。一級(jí)并聯(lián) 7 臺(tái)由安徽九州云箭研制的“龍?jiān)啤币貉跫淄榘l(fā)動(dòng)機(jī)（型號(hào) LY70），這是該型商業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)首次配套“國(guó)家隊(duì)”火箭。

“龍?jiān)啤卑l(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)地面推力約 686kN（千牛），具備 32% 至 106% 的寬幅推力調(diào)節(jié)能力，設(shè)計(jì)重復(fù)使用次數(shù)超過(guò) 50 次。這個(gè)推力調(diào)節(jié)范圍對(duì)于回收著陸至關(guān)重要：火箭一級(jí)在返回地面時(shí)需要慢下來(lái)、落穩(wěn)了，發(fā)動(dòng)機(jī)必須能夠在極低推力狀態(tài)下精確工作，才能實(shí)現(xiàn)軟著陸而非硬著陸后機(jī)身粉碎。

(來(lái)源： Wikipedia)

二級(jí)火箭配備 1 臺(tái)真空版 YF-209 液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)（YF-209V），負(fù)責(zé)在一二級(jí)分離后繼續(xù)加速，將載荷精準(zhǔn)送入目標(biāo)軌道。整體而言，長(zhǎng)征十二號(hào)甲的近地軌道運(yùn)載能力約 12 噸，700 公里太陽(yáng)同步軌道（SSO，Sun-Synchronous Orbit）運(yùn)力約 7.3 噸。

這個(gè)運(yùn)力等級(jí)恰好契合當(dāng)前低軌星座組網(wǎng)的主流需求——無(wú)論是中國(guó)的“千帆星座”還是未來(lái)的“星網(wǎng)”計(jì)劃，都需要大量中等運(yùn)力、高發(fā)射頻次、低成本的運(yùn)載工具。

液氧甲烷這一推進(jìn)劑組合本身就是當(dāng)前可重復(fù)使用火箭的主流選擇。相比傳統(tǒng)的偏二甲肼或液氧煤油，甲烷燃燒后幾乎不產(chǎn)生積碳?xì)埩簦l(fā)動(dòng)機(jī)回收后無(wú)需大規(guī)模清洗維護(hù)，理論上可以實(shí)現(xiàn)快速周轉(zhuǎn)。SpaceX 的星艦（Starship）采用的猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)、藍(lán)箭航天朱雀三號(hào)搭載的天鵲系列發(fā)動(dòng)機(jī)，走的都是這條技術(shù)路線。

長(zhǎng)征十二號(hào)甲選擇液氧甲烷，是技術(shù)趨勢(shì)使然，也是為后續(xù)真正實(shí)現(xiàn)“航班化”發(fā)射做鋪墊——按照設(shè)計(jì)目標(biāo)，這款火箭理論上可以在 24 小時(shí)內(nèi)完成再次加注并執(zhí)行下一次發(fā)射任務(wù)。

回收流程本是此次任務(wù)的技術(shù)核心。根據(jù)公開披露的信息，長(zhǎng)征十二號(hào)甲一級(jí)火箭在與二級(jí)分離后，需通過(guò)四次發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整和減速，最終在位于甘肅民勤的回收?qǐng)鰧?shí)現(xiàn)垂直著陸。

回收?qǐng)鼍嚯x酒泉發(fā)射場(chǎng)約 250 公里，著陸精度要求控制在 10 米以內(nèi)。火箭一級(jí)箭體上安裝了柵格舵、邊條翼和回收支撐腿等硬件，其中柵格舵在再入大氣層時(shí)提供氣動(dòng)控制，支撐腿則在最后著陸階段展開，支撐箭體穩(wěn)定落地。這套技術(shù)方案與 SpaceX 獵鷹 9 號(hào)的回收路徑高度相似，而獵鷹 9 號(hào)當(dāng)年也是在反復(fù)失敗中才逐步摸清了每一個(gè)細(xì)節(jié)的邊界條件。

在本次發(fā)射任務(wù)之前，這套回收技術(shù)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的驗(yàn)證。2024 年 6 月，航天八院在酒泉完成了一次 10 公里級(jí)的垂直起降飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了大長(zhǎng)細(xì)比箭體的飛行穩(wěn)定控制技術(shù)。

今年 1 月，團(tuán)隊(duì)又在山東東方航天港進(jìn)行了 75 公里級(jí)的“龍行二號(hào)”試驗(yàn)，雖然結(jié)果未完全達(dá)到預(yù)期，但積累了寶貴的工程數(shù)據(jù)。12 月 6 日，長(zhǎng)征十二號(hào)甲在發(fā)射場(chǎng)完成了一子級(jí)全箭靜態(tài)點(diǎn)火試驗(yàn)，這是發(fā)射前最后一道關(guān)鍵驗(yàn)證環(huán)節(jié)。從技術(shù)儲(chǔ)備來(lái)看，航天八院團(tuán)隊(duì)確實(shí)做了相當(dāng)充分的準(zhǔn)備，只是準(zhǔn)備充分和實(shí)際成功之間，往往還隔著難以預(yù)見的工程風(fēng)險(xiǎn)。

回顧 SpaceX 的發(fā)展歷程會(huì)發(fā)現(xiàn)，獵鷹 9 號(hào)（Falcon 9）2010 年首飛，直到 2015 年 12 月才首次實(shí)現(xiàn)一級(jí)火箭的陸上回收成功。

在此之前，SpaceX 經(jīng)歷了多次嘗試在海上平臺(tái)著陸的失敗——火箭要么速度過(guò)快硬著陸解體，要么姿態(tài)失控傾覆爆炸，要么液壓機(jī)液體耗盡導(dǎo)致著陸腿無(wú)法正常工作。2016 年 4 月，獵鷹 9 號(hào)才首次實(shí)現(xiàn)海上平臺(tái)回收成功。即便是全球可回收火箭技術(shù)的開創(chuàng)者，從首飛到回收成功也用了五年多時(shí)間，期間付出了大量“交學(xué)費(fèi)”的代價(jià)。

今年 1 月，亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯旗下的藍(lán)色起源公司（Blue Origin）發(fā)射新格倫火箭（New Glenn），首次軌道級(jí)回收試驗(yàn)同樣以失敗告終，直到 11 月才首次實(shí)現(xiàn)第一級(jí)海上回收。

朱雀三號(hào) 12 月 3 日首飛時(shí)，從現(xiàn)場(chǎng)流出的視頻畫面來(lái)看，一級(jí)火箭的再入軌跡控制和姿態(tài)保持做得相當(dāng)不錯(cuò)，落點(diǎn)也非常接近目標(biāo)位置，問(wèn)題出在最后的著陸段點(diǎn)火環(huán)節(jié)——發(fā)動(dòng)機(jī)疑似出現(xiàn)再點(diǎn)火異常或燃燒室壓強(qiáng)不足，導(dǎo)致火箭未能實(shí)現(xiàn)軟著陸。

藍(lán)箭航天事后表示，“殘骸著陸于回收?qǐng)銎哼吘墶保@意味著制導(dǎo)控制本身的精度已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，只差臨門一腳。

圖 | 朱雀三號(hào)于 12 月 3 日發(fā)射入軌（來(lái)源：藍(lán)箭航天）

兩次失利放在一起看，某種程度上反映了當(dāng)前中國(guó)可回收火箭技術(shù)在“最后著陸段”仍有提升空間。入軌能力已經(jīng)沒(méi)有問(wèn)題，制導(dǎo)控制精度也相當(dāng)可觀，但著陸段的發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性和整體系統(tǒng)協(xié)調(diào)仍需打磨。

這恰恰是回收技術(shù)最難啃的骨頭：火箭一級(jí)在高速返回時(shí)需要多次點(diǎn)火減速，每次點(diǎn)火都意味著發(fā)動(dòng)機(jī)在極端工況下重新啟動(dòng)，任何微小的故障都可能導(dǎo)致功虧一簣。朱雀三號(hào)用的是藍(lán)箭自研的天鵲發(fā)動(dòng)機(jī)，長(zhǎng)征十二號(hào)甲用的是九州云箭的“龍?jiān)啤卑l(fā)動(dòng)機(jī)，兩款發(fā)動(dòng)機(jī)都是首次執(zhí)行真正的軌道級(jí)回收任務(wù)，缺少在真實(shí)回收工況下的迭代驗(yàn)證。

從更宏觀的視角來(lái)看，一個(gè)月內(nèi)兩款可回收火箭相繼首飛且都未能完成回收目標(biāo)，對(duì)中國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)意味著什么？悲觀者會(huì)說(shuō)，這證明技術(shù)差距依然存在，SpaceX 十年前就已實(shí)現(xiàn)的東西我們至今仍在攻關(guān)。樂(lè)觀者則會(huì)指出，至少我們已經(jīng)開始認(rèn)真嘗試了，而且民營(yíng)和國(guó)家隊(duì)都在同步發(fā)力，競(jìng)爭(zhēng)會(huì)加速技術(shù)迭代。

客觀地說(shuō)，兩種看法都有道理。可回收火箭技術(shù)的復(fù)雜度決定了它不可能一蹴而就，SpaceX、藍(lán)色起源都經(jīng)歷過(guò)反復(fù)失敗的階段。中國(guó)航天要走完這條路，同樣需要時(shí)間、資金和多次試錯(cuò)的機(jī)會(huì)。

只是留給中國(guó)商業(yè)航天的時(shí)間窗口并不寬裕。SpaceX 的獵鷹 9 號(hào)已經(jīng)復(fù)用超過(guò) 20 次，發(fā)射報(bào)價(jià)壓到了每次六七千萬(wàn)美元；星艦一旦成熟，成本還會(huì)進(jìn)一步下探。如果中國(guó)的可回收火箭遲遲無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，低軌星座組網(wǎng)的成本就會(huì)居高不下。

對(duì)于中國(guó)正在推進(jìn)的大規(guī)模低軌星座計(jì)劃而言，可回收火箭幾乎是剛需。無(wú)論是國(guó)資背景的“星網(wǎng)”還是上海垣信主導(dǎo)的“千帆星座”，都需要在未來(lái)數(shù)年內(nèi)發(fā)射數(shù)千甚至上萬(wàn)顆衛(wèi)星。如果依賴傳統(tǒng)一次性火箭，不僅成本高昂，產(chǎn)能也難以為繼。可回收火箭的成熟將大幅降低組網(wǎng)門檻，讓曾經(jīng)“燒錢”的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)看到盈利的曙光。

2025 年的最后一個(gè)月，中國(guó)航天在可回收火箭領(lǐng)域交出了一份有些遺憾的答卷：朱雀三號(hào)首飛入軌、回收失利；長(zhǎng)征十二號(hào)甲首飛入軌、回收同樣失利。沒(méi)有人愿意看到這樣的結(jié)果，但這就是航天技術(shù)發(fā)展的真實(shí)面貌——沒(méi)有捷徑，只有反復(fù)試驗(yàn)、不斷逼近。不過(guò)無(wú)論結(jié)果如何，這些嘗試本身都是向前邁出的堅(jiān)實(shí)一步。

運(yùn)營(yíng)/排版：何晨龍