Readplace

长征十号乙运载火箭成功实现一子级可控回收,这一技术有多难?此次成功回收具有哪些重要意义? - 中国航天科技集团 的回答

知乎回答 ~1 min read
View original
  • current
Summary (TL;DR)
2026年7月10日,长征十号乙运载火箭在海南成功首飞,实现我国首次运载火箭可控回收和全球首次网系回收。火箭一子级垂直返回海上平台,通过挂钩与柔性网捕获。火箭起飞推力890吨,近地轨道运力16吨,采用液氧煤油一级和液氧甲烷二级,具备重复使用能力。回收过程包括滑行调姿、二次点火减速、气动减速和网系捕获,仅8分钟。该火箭采用“三平”测发模式,发射准备时间压缩至14天内。此次成功标志着中国航天从一次性火箭迈入重复使用阶段,为低成本高频次商业发射奠定基础。

听说,火箭垂直回收,是“人类工业皇冠上最耀眼的明珠”?

那就薅下来献给祖国呗。

2026年7月10日12时15分,长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场发射升空,火箭一二级分离约6分钟后,一子级垂直返回,在海上回收平台成功回收。

这是我国首次成功实施运载火箭一子级可控回收,同时也是全球首次运载火箭网系回收。

动图封面

从两弹结合撼天地,到倚天长剑慑大洋;

从宇宙响彻东方红,到布星揽月驻太空……

航天人已经把中国的历史分成了“一截又一截”。

但此时此刻,还是不禁感慨——

在这个国家,从今天起,

火箭发射将逐步变成和高铁出站、轮船离港、飞机起飞一样——

一件再平常不过的事


第一波更新:任务圆满成功

创造历史!长十乙首飞成功,我国首次实现运载火箭可控回收

2026年7月10日12时15分,长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场发射升空,将卫星顺利送入预定轨道。火箭一二级分离约6分钟后,一子级垂直返回,在海上回收平台通过网系捕获方式成功回收,发射及一子级回收任务取得圆满成功。

▲ 圆满成功(宿东 摄)

此次任务是我国首次成功实施运载火箭可控回收,也是全球首次运载火箭网系回收,标志着我国在重复使用火箭技术领域取得历史性突破,将为加快提升我国进出空间能力奠定坚实基础。长征十号乙运载火箭成为我国首型成功实施回收的重复使用运载火箭。

▲ 长十乙火箭点火升空(宿东 摄)

长征十号乙运载火箭由中国航天科技集团有限公司一院抓总研制,为5米直径两级串联构型大型液体运载火箭。火箭芯一级沿用长征十号甲运载火箭一子级状态,采用液氧煤油推进剂,芯二级采用液氧甲烷推进剂,全箭起飞推力约890吨,起飞重量约760吨,首飞箭全箭长度约63米,重复使用状态下近地轨道运载能力16吨,可满足低轨卫星互联网星座部署、大型商业卫星发射等各类任务需求,复用状态下可大幅降低发射成本,具有大运力、高性价比的优势。

动图封面

▲ 长十乙火箭一子级网系回收(一院提供)

此次任务是继长征十号系列运载火箭低空演示验证飞行并在海上安全溅落后对重复使用火箭回收技术的进一步验证。

▲ 长十乙火箭转运(宿东 摄)

本次首飞任务成功验证了组合构型总体优化设计技术、大推力箱底传力技术、基于隔板贮箱的推进剂管理技术、甲烷自生增压技术等关键核心技术,进一步验证了发动机多次启动和高空点火、复杂力热环境适应性、高精度导航控制技术,特别是成功验证了海上平台网系捕获回收等多项一子级重复使用关键核心技术。

▲ 长十乙火箭矗立在发射场(宿东 摄)

后续,长征十号乙运载火箭研制团队将持续优化火箭性能,加快重复使用火箭技术的迭代升级,预计将在今年年底前完成火箭一子级复用飞行

本次任务是长征系列运载火箭的第657次发射。

记者/邓雨楠 杨成 黄希


第二波更新:

精准归航,使命必达!深度解读长十乙火箭首次发射回收任务

南海浪涌之上,一座海上平台张开巨大的柔性网,等待一枚归来的火箭。

7月10日12时15分,海南商业航天发射场,由中国航天科技集团有限公司一院抓总研制的长征十号乙运载火箭点火升空。这枚5米直径两级串联构型的我国新一代大型液体火箭,起飞推力890吨,起飞重量约760吨,首飞箭全长约63米,具备一子级重复使用能力。

▲ 长十乙火箭点火升空(宿东 摄)

此次发射,火箭不仅要将卫星送入预定轨道,还要以可控方式让一子级从高空返回并完成海上网系捕获回收。

火箭一二级分离后,二级携卫星奔赴轨道,一级则转入返回程序。它先后完成滑行调姿、动力减速、气动减速和着陆捕获,在高空二次点火阶段应对发动机再次启动的技术难题,在稠密大气中承受百千帕级的动压峰值,在栅格舵与发动机的接力控制下,向南海上的回收平台精准归航。

▲ 长十乙火箭一子级网系回收(张晓宁 摄)

从点火升空到一子级跨越海天、精准落入海上平台的网索之间,整个过程一气呵成,仅仅8分钟。这8分钟,意味着中国航天从“一次性火箭”迈入“重复使用火箭”大门,为中国商业航天走向具备低成本、高频次的天地往返能力奠定了基础。

一枚火箭的“先天基因”

长十乙火箭的构型,从诞生之初就为回收埋下了伏笔。它的一子级沿用长征十号甲运载火箭的一子级状态,并联7台液氧煤油发动机;二子级搭载一台全新研制的大推力液氧甲烷发动机。这一构型把面向国家重大任务形成的重复使用技术能力引入商业发射场景,同时通过商业任务中的真实飞行和回收数据,为未来飞行任务积累可靠的数据样本。

▲ 长十乙火箭矗立在发射场(宿东 摄)

在可回收状态下,长十乙火箭近地轨道运载能力16吨,可满足低轨卫星互联网星座部署、大型商业卫星发射等各类任务需求,复用状态下可大幅降低发射成本,具有大运力、高性价比的优势。

在此之前,全球垂直起降可重复使用火箭的回收之路并不平坦。SpaceX的猎鹰9号在首次成功回收前经历了多次着陆失败。2024年至今,国内多家航天企业的回收试验尚未进入真正可复用的工程化回收阶段。

一枚大型火箭从高空返回并以可控方式完成回收,涉及发动机、控制、结构、防热、导航、地面系统等多个环节的系统协同。

动图封面

▲ 长十乙火箭一子级网系回收(一院提供)

今年2月11日,长征十号系列运载火箭系统低空演示验证与梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行试验成功实施,验证了一子级从起飞到返回过程中的动力减速、气动减速等关键技术,火箭最终受控安全溅落于预定海域。

彼时,海上平台“领航者”号停在安全距离外,完成了一次全系统演练。此次长十乙火箭一子级以全状态构型执行从起飞到回收的全剖面飞行任务,回收方式采用网系捕获,箭体上的4个挂钩精准挂住海上平台张开的井字形柔性网。

“5米直径箭体的回收重量较大,采用着陆腿方案设计,重量就会相应增加。同等条件下,网系挂钩更轻,且挂钩接网是一个柔性缓冲过程,对速度偏差的容忍度更高。”航天科技集团一院朱平平表示,这套网系回收方案为国内首次工程化应用。

护送卫星的“精准一棒”

在讨论“归来”之前,这枚火箭首先要完成的任务是把载荷精准送入预定轨道。

长十乙火箭采用“三平”测发模式,即水平总装、水平测试、水平转运。航天科技集团一院杨梓航介绍,火箭无需配套高大的垂直厂房,也无需建设固定的勤务塔,起竖车本身即可承担塔架功能。火箭在厂房内完成主要总装和测试,发射工位主要承担起竖、加注和发射任务。相较传统垂直模式,这套流程可将发射准备时间压缩至14天以内,有效提升发射频率和任务响应速度。

在分离方式上,传统一次性火箭的一二级分离多依靠火工品,火药引爆连接件瞬间断裂,动作干脆利落,但火工分离是一次性的,冲击载荷也会对结构造成影响。长十乙火箭采用气驱推冲分离方案,高压气体驱动推杆伸出,将二级平稳“推”离一级。动作完成后推杆收回,尽最大可能让一级箭体“毫发未损”,为后续返回和复用创造最理想的产品状态。

▲ 长十乙火箭转运(宿东 摄)

推进剂方面,长十乙火箭二级采用新研制的液氧甲烷模块。航天科技集团一院姜周介绍,我国现役运载火箭推进剂以液氧煤油和液氧液氢为主。液氧煤油技术成熟、推力大,但煤油燃烧会产生积碳,发动机回收后维护工作量较大;液氧液氢比冲高、燃烧洁净,但液氢密度极低,贮箱体积庞大,运营成本较高。液氧甲烷在二者之间找到了平衡点:密度高于液氢,贮箱设计更紧凑;燃烧后积碳少,有利于降低发动机维护工作量;制取和使用成本也更适合高频次任务需求。新研液氧甲烷模块的成功飞行也为后续研制一级液氧甲烷重复使用模块奠定了基础。

但一次圆满的入轨飞行,考验的远不止发动机的推力。火箭起飞后,一级7台发动机全力工作,将火箭推送至预定高度和速度。一二级分离后,二级发动机一次点火工作,随后进入长时间滑行段。此时二级处于微重力状态,推进剂在贮箱内四处飘浮,若管理不当,剩余推进剂可能裹挟气泡进入发动机泵体,造成输送不稳定,甚至影响发动机再次启动。

为此,研制团队围绕低温推进剂管理、稳定输送和可靠增压开展了大量攻关。滑行段结束后,二级发动机再次点火,将轨道修正至目标状态。随后星箭分离,卫星顺利进入预定轨道。入轨任务至此圆满达成。

海天接力 “网”住归箭

一二级分离后,它们挥手告别,踏上截然不同的旅程。二级携卫星奔赴轨道,一级转入返回程序,开始全程可控的归家之路。

分离后,一子级继续惯性爬升,随即在空中完成调头,箭体转为返回姿态。在接近失重的状态下,火箭要赶在一个极短的时间窗口内完成推进剂管理、贮箱增压、发动机预冷等一系列准备动作。随后,多台发动机在高空再次点火,开始动力减速,这是整个回收过程中风险最高的环节之一。箭体速度高、姿态变化快,发动机必须在严苛条件下可靠启动,同时把速度、位置和飞行方向都精准控制住。若减速不足,箭体冲进稠密大气后承受的力热环境可能超出设计极限;减速过猛,又可能偏离预定落点。

发动机短暂工作后关机,箭体以极高速度扎入稠密大气。四片栅格舵从箭体展开,每片舵面约有一张双人床大小,在高速气流中提供阻力和控制力,帮助箭体稳住姿态、修正飞行偏差。这一阶段箭体承受的动压峰值达到约百千帕,空气像一堵墙一样压上来,底部防热材料要经受上千摄氏度的高温烧蚀。大约几十秒的气动减速过程中,箭体一边与气流博弈,一边通过栅格舵和发动机持续调整与海上回收平台的相对位置。

高度降至约3公里时,多台发动机再次点火,火箭转入着陆段。“如果在陆地回收,目标是静止的,火箭只需要‘飞过去’就行。”航天科技集团一院郑伟说,“但海上平台会随浪起伏,横摇、纵摇,还受风浪共同影响。火箭高速下降,平台持续运动,这是‘动对动’的控制,比‘动对静’复杂得多。”

“火箭挂网时,必须同时满足位置、速度、姿态等多重高精度要求,不像飞机降落在跑道上,偏几米还能修正,火箭挂网的窗口只有一次。”郑伟介绍,“领航者”号配备动力定位系统,可在复杂海况中保持高精度定点驻留。着陆段启动后,一级箭体与平台以毫秒级周期实时交换位置和姿态数据,动态调整箭体姿态与下降轨迹。

当一级箭体上的四个挂钩与海上回收平台的井字形网索接触的那一刻,网面带着箭体顺势下移,像一张巨大的网兜一样通过柔性缓冲把撞击能量逐步吸收。最终,一级箭体被网系成功捕获并稳固在海上平台的网系装置中,回收任务圆满完成。

▲ 长十乙火箭一子级局部(宿东 摄)

面向商业航天的复用之路

回收成功只是商业闭环的第一步。接下来真正要回答的是:这枚箭还能飞几次?每多飞一次,能节省多少制造、测试和发射准备成本?复用成本和一次性火箭相比,是否更经济?

箭体运回厂房后,研制团队需要对箭体的防热结构烧蚀程度、发动机状态、阀门管路和机构可用性、结构件疲劳等逐一检测评估,每一个判断最终都会落到成本、周期和可靠性上。

“重复使用并不是从火箭落回平台的那一刻才开始。早在设计、总装和测试阶段,我们就已经把回来以后怎么检、怎么修、怎么再飞纳入考虑。”姜周表示,研制团队逐渐摸索出一套“技术经济一体化”的思路:用高精度仿真替代部分实物试验以压缩研制周期,通过模块集成减少设备数量,在保证可靠性的前提下精简冗余配置……这些看似细碎的优化,为的就是让成本降些再降些。

这也是长十乙火箭选择“三平”测发模式、气驱推冲分离、液氧甲烷推进剂、网系捕获回收等方案的深层原因。它们分布在不同系统,却指向同一个目标,让火箭从一次性消耗品,变成可周转使用的运输工具。

▲ 长十乙火箭转运(宿东 摄)

如今,中国商业航天正在从早期探索走向规模化发展。低轨卫星互联网、遥感星座、通信星座等空间基础设施加速建设,发射任务呈现数量大、批次密、窗口集中的新特点,对运载火箭提出了快速响应能力和可承受发射成本的新要求。长十乙火箭不是在孤立地验证某一项技术,而是在实战中把“入轨”和“回收”放到同一个闭环里考核,把重复使用火箭从试验验证推向工程实用。

“这次回收任务不只是火箭自身在技术层面上的突破。”朱平平认为,海上回收平台、网系捕获系统、动力定位、海上测控通信、低温推进剂地面支持、三平测发装备等,共同构成了一套面向重复使用火箭的发射与回收基础设施。它们的成熟将带动航天、船舶、海工、测控、材料等多个领域协同升级,为中国商业航天构建更加完整的产业生态。

从长征系列运载火箭五十余载接续发展,到载人航天、探月探火、北斗导航等重大工程牵引突破,中国航天在一次次国家重大任务中形成了系统工程能力、质量可靠性能力和复杂任务组织能力。如今这些能力正在向商业航天领域延伸。长十乙火箭没有简单复制国内外已有的商业航天发展模式,而是在我国任务需求、技术基础、产业环境和发射场条件下,立足实际走出一条具有中国特色的重复使用火箭发展道路

▲ 成功回收后的一子级箭体(张晓宁 摄)

7月10日,南海之上,那枚稳稳矗立在回收船上的箭体将被运回厂房,研制人员会对它进行一次彻底的检测。一轮检修后,它将再次等待加注,等待起竖,等待下一次点火。当火箭不再是一次性的太空“单程票”,通往星辰大海的路,才变得更加宽阔坦荡。

文/邓雨楠