发射卫星、宇宙飞船、载人飞船等任务之所以耗资巨大，是因为运载火箭只能使用一次。在将运载的货物送入轨道之后，运载火箭要么在大气层中燃烧分解，要么坠入海洋之中。

我们能否对这些运载火箭进行重新利用呢？

工程师们已经在这一问题上研究了数十年，最后提出了两种主要的解决方案：使用航天飞机，或者超级火箭。

美国太空探索技术公司(SpaceX)研发了一款能够飞回发射基地的火箭，利用火箭引擎，垂直降落到地面上。

与此同时，英国公司Reaction Engines正在对一款名为Skylon的飞机展开研究。这是一款民用航天飞机，使用了该公司的涡轮喷气/火箭混合式发动机(SABRE“佩刀”发动机)。该飞机能够在宇宙中航行，但它可以像正常的飞机一样，在跑道上起飞和降落。

上述两种方法都具有很好的发展前景，且都有着雄厚的经济背景支持。但究竟哪种方法在经济上更占优势呢？其中一种方法能够完败另一种吗？

综合多方信息，我们做了一个图表，综合了这两种方案在将运载物送入近地轨道时的每千克成本、以及使用可重复使用运载火箭的效果这两个问题上的表现。

在图表中，我们将Skylon飞机与SpaceX公司的两款火箭，Falcon 9和Falcon Heavy进行了比较。其中后者将于2016年4月首次发射。Skylon飞机的成本比Falcon 9火箭高30倍，比Falcon Heavy火箭高20倍。

此外，该图表中还包括一些成本效益最高的一次性火箭，与上述三款飞机和火箭进行对比。

图表显示，Skylon飞机是三者中最贵的，并且只有在多次发射之后，它的单次发射成本才能下降到与火箭开始时相同的水平。而在发射了同样多的次数之后，两款Falcon火箭的发射成本仍比Skylon飞机要低。

从理论上来说更可靠(笔者对此表示怀疑)，但成本上的差距会对保险价格产生巨大的影响，从而进一步增加运营成本。

其次，由于Skylon飞机使用的是相对昂贵的喷气式/火箭混合推进器，为Skylon飞机添加燃料的成本比Falcon 9火箭高6倍，是Falcon Heavy火箭的两倍。

此外，它还需要在5千米长的跑道上起飞和降落，而Falcon 9火箭只需要一块大型直升机停机坪就可以了。因此，Skylon飞机需要更多的运营和维护成本。不过，如果它能够获得商业机场的使用权，这些成本就能有所下降。

Reaction Engines公司近日与BAE系统公司达成了合作伙伴关系，但Skylon目前仍是一个有着约100位支持者的白皮书计划。在Skylon飞机正式投入使用之前，至少还需要10年左右的研发和测试，以及140亿英镑研究资金。

SpaceX是一家市值约80亿英镑的公司，约有4000名员工。或许短短几年之内，该公司就将研发出完全成熟的可重复使用Falcon火箭。

近期测试显示，该火箭已经能够近乎完美地完成难度很高的自动降落任务。一旦掌握了这一技术，研究人员就会将该火箭拆开，然后对其展开研究。他们还会继续优化设计，提高稳定性，并进一步降低造价。

1996年，中国的长征三号乙火箭在发射时坠毁，美国怀疑自己的编码技术被中国当局窃取、用在了该火箭搭载的国际通信卫星上。随之而来的政治风暴对美国与卫星及其它太空科技相关的立法造成了深远而重大的影响。

这导致SpaceX公司很难吸引到美国境外的客户，也难以与外国政府合作——而外国市场占了全世界火箭发射的三分之二。这就使英国的Skylon飞机具备了极大的竞争优势，因为它不曾面临这样的限制。事实上，在除美国之外的市场上，Skylon飞机简直是一枝独秀。

不过，美国政府已经采取了一些措施，放松相关的规章制度。只有过了一段时间之后，我们才能获知，这些变化是否会涉及SpaceX这样的商业火箭运营商。

在解决一次性火箭这一问题方面，Reaction Engines公司的起步似乎晚了10年之久。相比之下，SpaceX公司已经差不多解决了这一问题。不过，前者的SABRE发动机可谓一大科技进步，在超音速飞机和未来运输机等民航领域，或许有它的用武之地。

SpaceX的火箭回收技术能为航天项目省多少钱？

重复使用

据SpaceX CEO艾隆-马斯克（Alon Musk）透露，“猎鹰9号”的制造成本大约在600万美元左右，燃油费用则为20万美元。因此从理论上来说，“猎鹰9号”的成功回收将可以大幅降低人类未来太空探索任务的成本，并让同一火箭能够在重新加注燃油后可以再次执行太空发射任务。

不过理论归理论，在现实情况下的SpaceX还需要全面评估、确保“猎鹰9号”的状态适合重复利用。这是因为“猎鹰9号”在第一次发射的时候经历了外部温度、压力的巨大变化，同时产生了巨大的箭体震动，而所有这些情况都有可能导致“猎鹰9号”出现严重的金属疲劳问题，并让SpaceX需要对其进行升级、修复后才有可能重新投入使用。

然而，修复火箭的引擎绝不是一件轻松的事情，这一工作可能花费很长时间，同时也就意味着SpaceX恐怕无法胜任频繁的火箭发射任务。而且，火箭的高昂修复成本正是此前NASA航天飞机项目支出一直居高不下的重要原因。

具体来说就是，NASA此前设计的半可回收航空航天系统主要包括三大部分：一个类似于普通飞机的航天飞机、两个大型固体助推器以及一个体积巨大的外贮箱。航天飞机在发射时，两个助推器发动机、轨道器3台发动机会同时点火，航天飞机系统起飞。其中，航天飞机可以在再进入大气层后像飞机一样水平着陆，可重复使用100次左右。两个固体助推器脱落时由于高度不高、速度不快，再之推进剂消耗完毕后就显得很轻，因此比较容易安全回收并重复使用。

不过，大型外贮箱脱落时的高度已达188千米，速度达到每秒7.8千米，且重量仍高达30余吨，因为这样一个庞然大物从太空回到地球，并回收使用是根本不可能做到的，所以NASA只能任其坠入大气层烧毁。

对此，前NASA航天飞机项目工程师、现美国宇航局顾问委员会成员维恩-海尔（Wayne Hale）表示：“航天飞机的再利用工作并没有想象中那么顺利，因为我们需要对其进行非常复杂的修复工作后才能将其再次投入使用。比如，航天飞机的引擎每隔几次就需要进行更换，航天飞机和从海上打捞回来的两个固体助推器需要进行完整的检测和修复后才能继续使用，而且我们需要为每次发射任务打造出一个新的外贮箱。将所有这些成本计算在内后，航天飞机项目的每次发射费用已经达到了4.5-15亿美元之间。”

简单设计

目前，“猎鹰9号”的内部设计远不及此前的航天飞机那么复杂，因此这一火箭的修复工作也将比后者简单许多。不过，“猎鹰9号”在发射过程中所经历的极端外部环境却同航天飞机如出一辙。曾任职于美国宇航局的前项目经理史蒂夫-保卢斯(StevePoulus)表示：“猎鹰9号火箭的第一级驱动火箭在发射过程中的外部温度会从华氏零下250度一路上升至华氏1000度，这也正是火箭设计如此重要的关键所在。SpaceX很可能使用了金属，并在某些部分使用了复合材料才使猎鹰9号可以承受这些温度变化。”

同时，“猎鹰9号”还在此次发射中承受了巨大的外部气压压力。具体来说就是，“猎鹰9号”第一级火箭的最高速度可以达到5.5至7.5马赫，当它以这个速度穿越大气层时会导致火箭产生剧烈震动、箭体遭到受压，并对箭体造成破坏。

“这些气压压力甚至有可能高达数百磅。”保卢斯说道。

不过，SpaceX此前的确有过重复发射一枚火箭的经验。比如，该公司曾多次借助“蚱蜢号”测试了“猎鹰9号”火箭的回收着陆系统，且总共发射了8次之多。不过“蚱蜢号”火箭的飞行高度只有2440英尺（约合743米)，且没有飞入太空，因此其并没有经历“猎鹰9号”所经历的那种严苛外部环境。

挑战犹存

的确，这一重复使用火箭的理论在很大程度上取决于火箭的整体设计思路。如果“猎鹰9号”在发射和回收过程中没有遭到太大的破坏，那么其检修和时间成本就会大幅降。SpaceX曾在2014年表示，公司相信可以在无需检修的情况下重新发射经过回收的火箭，因此现在该公司工程师的工作就是研究他们的设计能否达到这一目标。如果可以的话，那么这一回收火箭的设计就具有着深远意义。

同时，这也正是SpaceX研究周一回收“猎鹰9号”的原因所在，因为他们希望充分了解这枚火箭的受破坏程度。马斯克表示，虽然这枚火箭不会再次发射，但它却能帮助公司充分了解两次发射过程中所需要展开的翻修工作。

保卢斯表示，无论怎么计算，火箭的修复成本肯定会远低于制造新火箭的费用。而且，这类火箭的大多数修复工作都属于“检测”范畴以及对某些部位进行的细微调整，因此所有这些成本都不会超过50万美元，远远低于制造一枚新火箭所需的6000万美元支出。

“显然，这大大降低了航天任务的成本支出。”保卢斯最后说道。

SpaceX可重复使用运载器成功回收：意义何在

2015年12月22日，美国太空探索技术公司的猎鹰9号火箭在世界上首次成功进行第一级有动力垂直回收，在全球产生了巨大影响。

一、意义重大

1、经济意义

首先是其经济意义，最大的意义也是经济意义。因为目前的火箭都是一次性使用的，成本很高，运用一公斤东西上天大概要一两万美元，所以这就大大限制了开发太空的规模和效益。而猎鹰9号实际上目前已经是最便宜的运载火箭了，它报价是5000万到6000万美元，比其他的都便宜。但是如果能够回收，它就能大大地降低成本，据悉，如果能够回收第一级并且重复使用，就可以使火箭的成本降低80%。如果能够回收第一级和第二级，能够降低成本到98%。因为整个火箭燃料费用成本只有20万美元，所以如果能够回收的话，再重复使用，就可以大大降低成本。

研制可重复使用火箭的第一步就是回收火箭，现已迈出，以后还要多次试验，由成功变为成熟，包括在海上平台上回收；今后还要突破和掌握回收第二级技术，从而奠定可重复使用火箭的基础。但是否需要回收第二级还应综合考虑，进行多方面论证，因为第一级火箭是有九台发动机，回收的难度比第二级可能还要容易点，第二级回收的难度既大，而且只有一台发动机，所以在经济不一定合适。最后是突破和掌握经过对回收后的火箭进行低成本维修后的重复使用技术，不能走航天飞机老路，打造真正能商业化的低成本重复使用火箭。

另外，由于可重复使用火箭可使每次发射的费用大大降低，这就意味着能设计比现在便宜得多的卫星，而不必再花费大量资金来确保其长寿命的工作状态，因为发射费用很便宜，如果卫星坏了，再发射一颗填补空缺便是。

还有，回收火箭还能保障地面人员和财产的安全。回收火箭也可以保护环境，因为一些火箭的燃料是有毒的，每次发射后会残留一些。

其实，降低航天成本还有很多方法，例如，在轨组装、制造、维修、加注，就地取材、闭环使用等。比如现在国际空间站上已经有3D打印机了，已打印出零部件。

在当今的时代，不能够一味地追求技术的先进性，而且还要考虑经济性和可靠性。像航天飞机技术很先进，它不经济、很贵，原来设想的是飞一次只需三千万到四千万美元，但实际上由于它的维修量非常大，每次飞行成本4亿到5亿，而且非常不可靠，研制了五架，损失了两架，还牺牲了14名航天员，所以经济性是非常重要的，可靠性也是非常重要的。

还有包括大家知道的“铱星“也是，技术上很先进，但是由于太昂贵，所以很难进行商用，现在主要用于军用，以及用于探险和救灾的特殊领域。

2、技术意义

这次回收火箭成功，除了有经济意义以外，还有重要的技术意义，在人类历史上率先验证了轨道运载火箭的回收技术，为未来打造可重复使用运载火箭，大大降低运载火箭发射成本奠定了重要技术基础。低成本进入太空是人类很久以来的一个梦想，而回收运载器、回收航天器后的重复使用是一个重要的手段，这不仅是商业上的需求，也是载人航天的需求，还是科学上的需求。

其实回收这个思路和做法并不新鲜，人类已经进行过大量的回收活动。大家都知道的，航天飞机和宇宙飞船都是回收的，因为有人必须得回收。美国曾发射过135架次航天飞机，成功回收133架次，苏联也回收过1次暴风雪号航天飞机。美苏都多次回收过大量载人飞船，只失败过2次，我们国家成功回收了所发射的10艘载人飞船。货运飞船大部分是不回收了，只有美国的“龙”飞船是回收的，因为它要带回一些实验样品来。各类返回式卫星是回收的，美苏都多次回收过返回式卫星和载人飞船，我国曾成功回收过22颗返回式人造卫星。

但是，由于尺寸、外形等原因，回收火箭的难度要远大于航天飞机和卫星、飞船的回收。因为越是细长的东西，越不好控制其姿态，要使细长的箭体垂直精确着陆在指定地点就更难。

比如就火箭来说，在猎鹰9号之前，2015年11月，美国蓝色起源公司成功回收了一个叫“新谢泼德”的亚轨道运载火箭，但是它的回收难度远远低于猎鹰9号。除了飞行高度、飞行速度还有能量以外，其中它们的外形差得很远，“新谢泼德”只有20米高，是个矮墩子，而猎鹰9号第一级就是48米，越是细长，回收时的控制难度就越大。

关于回收技术，有四种回收方式：一种是降落伞垂直下降，第二种是动力反推垂直下降，第三种是无动力滑翔飞行，第四种是有动力滑翔飞行。猎鹰9号是采用了第二种，美国航天飞机是采用的第三种，暴风雪号是采用的第四种。据最新报道，航天一院也开展火箭回收技术的研究。2015年11月下旬，该院成功完成了运载火箭子级回收群伞空投试验，这标志着我国运载火箭在部段回收技术上取得了新的进展，离实现可重复使用又近了一步。一院采用的是第一种，返回式卫星、可回收的飞船也是采用这种。

其实最早进行有动力控制回收试验的是美国的“三角快帆”，但是它成功进行了三次试验，进行第四次试验失败以后，美国就停止了试验。先进的运载器回收技术对航天器的回收也是有借鉴意义的。例如，返回式卫星现在基本上都用得很少了，目前主要用传输式卫星，但是现在又有人提出研制可重复使用返回式卫星，因为返回式卫星如果能重复使用的话，这样就大大降低了成本。返回式卫星还是很有用的。像空间站有些生物实验和生命科学实验等，在太空停留时间不能太长，而要在空间站上进行，返回一次时间比较长，所以这种短期实验用返回式卫星比较合适。如果用可重复使用返回式卫星的话，成本很低，就能比较经济的开展这方面实验了。

3、商业模式

第三个意义就是再次证明采用商业模式运营很重要，具有广阔的前景。太空探索技术公司已把许多不可能变成可能。该公司自创立以来取得的低成本为“国际空间站”货物运输服务，开展商业卫星发射业务等一系列成就，以及这次成功回收火箭都证明了这一点。航天采用商业模式发展有利于创新突破、有利于降低成本、有利于高速发展。马斯克创建太空探索技术公司的目的是以低成本火箭发射与国家主导的航天机构竞争，抢占商业发射市场。马斯科对媒体说：我们将迫使其他火箭发射公司要么研发更好的新技术，要么退出发射市场。

这是因为私营航天公司管理机制灵活、高效，所以私营商业飞船研制周期短，成本也比政府研制的飞船低，并敢于采用先进的技术。除了授予天地往返运输项目外，美国航空航天局还对太空探索技术公司提供了技术和资金以及发射场等方面的支持

刚开始，许多人对美国航空航天局把价值1000亿美元的“国际空间站”托付给商业货物及人员运输服务的计划颇具争议，认为由私营公司研制的商业航天运输飞船难以保障载人航天的安全性，但太空探索技术公司通过展示在没有成本加成合同和严格政府监管的情况下所能完成的工作，改变对载人航天计划商业化策略的质疑对的质疑，给公司带来了极大的可信性，在全球成功开创了商业载人航天的新模式。分析表明，类似的计划如果按美国航空航天局的传统模式进行采购，成本将比现在高出4~10倍。太空探索技术公司的航天发射成本要比之前的政府主导时代的低得多，发射“龙”飞船的猎鹰9号火箭售价仅6000万美元，只是传统政府承包商要价的1/3。猎鹰9号火箭也已低成本挤进商业卫星发射市场，甚至用于发射军用卫星，迫使美国取消对进口俄罗斯RD-180发动机的禁令，从而重启太空探索技术公司和联合发射联盟（ULA）对国防部发射合同的竞争。

还有一个典型数据，猎鹰9号火箭从绘图版到发射只用了4年半的时间，研发费用仅略大于3亿美元，而美国政府投资的改进型一次性运载火箭开发费用花了35亿美元。从零开始的龙飞船从绘图版到首次发射只用了4年时间，研发费用也有3亿美元，而且能够返回，而日本HTV货运飞船开发费用花了8.5亿美元，而欧洲ATV货运飞船开发费用花了19亿美元。马斯克认为，是因为现有各国航天机构深受官僚主义繁文缛节的束缚，更灵活的商业公司开展航天活动可以大幅度降低航天发射费用。

2015年10月7日，吉林1号组星升空，标志着我国航天遥感应用领域商业化、产业化发展迈出了重要的一步。卫星是我国首批自主研发的商业高分辨率遥感卫星，其中的光学A星全色分辨率达0.72米，这在在国内民商用遥感卫星中是最高的。

4、高效管理

高效管理也是太空探索技术公司成功的重要原因。2005年11月，太空探索技术公司员工为160人，2008年7月增至超过500人，现在也只有大约1700人。这样少的人数是为了降低成本。马斯科认为，高价格的太空发射服务，其部分原因是不必要的官僚架构。

马斯克认为：航天工业的低效率是导致航天成本高昂的主要原因。此公司有先进的管理理念，如采用高效扁平化管理结构，没有官僚主义色彩，从而在提高效率的同时可以维持较低的日常开支。企业高度一体化，有意识模糊部门的界限以促进信息交流，员工经常在工作场所小范围讨论交流。新进的员工都可以持有公司的股份，这样每个人都与公司同荣辱共命运。这些都为运载器和航天器的研制提供了重要保证。

除马斯克以，太空探索技术公司的主要负责人来自洛马、波音、诺格等航天企业，他们都有丰富的航天领域工作经验，属于业内精英，是一支精干的团队组织。另外，该公司的一个特点就是采用优秀个体组成的小型团队。太空探索技术公司打造了一支极具凝聚力的团队，其负有交叉培训和多种功能性职责，团队中每个人都可以更多地参与开发过程。

5、三大特性

该公司具有许多创新的思维和理念，采用了许多创新的设计、技术和管理方式。公司重视实施有效的系统工程，在型号研制中强调低成本、高可靠和快速响应三个方面的特性。例如，

“猎鹰”火箭采用了高可靠性工业执行元件，而没采用成本高5倍的航天级元件。

高可靠也是太空探索技术公司十分强调的，为此，该公司将每一阶段的产品均进行完整的系统试验，并且在关键部件上有多重备份，猎鹰9号第一级采用9台发动机就是个例子。

该公司还强调运载火箭的快速发射能力。其猎鹰9号火箭的发射准备周期为两个星期，而其他公司火箭的发射准备周期为则至少2个月。

当然，不断开发新技术并大胆采用也是很重要的。例如，“猎鹰重型”火箭采取了助推火箭和芯级火箭交叉供给推进剂技术。

下面简单谈一下难点和前景。

二、回收难点

1、关键技术

要实现运载火箭的动力反推垂直回收需攻克两大关键技术。

第一是控制火箭姿态和落点精度。因为越是细长的东西，越不好控制其姿态。有人形容其难度犹如“在狂风中让扫帚柄直立于手掌上”。在返回过程中，猎鹰9号第一级火箭是通过箭上的液氮推力器来调整姿态的，使其几乎没有任何滚转，在降落过程中一直与地面保持垂直状态。

第二是火箭发动机要具有推力可调和多次启动的功能，以便软着陆。猎鹰9号是通过主发动机3次点火制动来减速来控制火箭的下落速度，由1300米/秒减速为2米/秒。

未来还要攻克另一大难关，即火箭回收后只需经过简单低成本维修和加注燃料就能重复使用，再次发射。目前的运载火箭发动机都是一次性使用的，只有航天飞机实现了部分重复使用。航天飞机的轨道器可重复使用100次，轨道器上的主发动机可重复使用50次，固体助推火箭可重复使用20次。但航天飞机的轨道器在每次飞行后，要经过几个月的维修并耗费大量资金，因而没能降低成本。所以，必须研制出类似普通飞机发动机那样可重复使用的火箭发动机，且每次回收后的维修成本和时间必须很少才行，至少能够重复使用10次以上，这是极大的挑战。

2、主要改进

虽然2015年1月和4月回收猎鹰9号第一级火箭的试验都失败了，但回收试验已接近成功，主要原因是约14层楼高的火箭第一级没有受到充分控制，下降速度过快或于横向速度过大，最后在着陆时翻倒并撞向海上回收平台，但火箭第一级在从太空返回地面时能够得到精确控制。

为此，在2015年12月的回收试验中进行了多项改进。例如，采用了升级版猎鹰9号又称为猎鹰-9 v1.2执行发射任务，与此前的猎鹰-9 v1.1相比，猎鹰-9 v1.2增加了动力30%，从而可在发射有效载荷后，仍有较大动力使火箭第一级在着陆平台上降落并回收。为了多带燃料，把燃料箱的温度降低了，这样燃料的密度就增加了，就可以多带一些燃料。放弃了之前在海上回收平台上回收的做法，改为在陆地上回收，因为陆地回收面积大，且稳定不晃动，气象条件更好，能明显降低回收难度。

三、未来前景

2016年1月，猎鹰9号将把SES-9卫星送往地球同步转移轨道，这要求火箭有更大的动力，到时该火箭第一级很可能在海上回收平台的软着陆，因为陆地回收地点比较远，离它的发射地点有10公里，所以回收用的燃料可能不够。而在海上着陆情况比较复杂，难度大。下一发火箭是否在海上成功回收还难说。

2016年将发射首枚“重型猎鹰”，并进行第一级火箭与助推器的回收试验。其近地轨道运载能力达53吨，这对未来耗资巨大的载人火星飞行、地外星球表面火箭重复利用等至关重要，因为如果回收成功，可以大幅降低载人火星任务的成本，将总开支降低一至两个数量级。

如果成功的话，马斯克会宣布他的载人火星探测计划，他要抢在美国航空航天局的前面实施，美国航空航天局是定在2035年载人登火星，马斯克可能定在2025年。总之，马斯克的很多经验很值得我们借鉴，尤其是商业模式、先进理念、高效管理等。我想咱们一些民营大公司以后能不能介入我们的航天产业。还有就是马斯克确实是从美国航空航天局弄到一些技术，有些是航空航天局研制出来不敢使用，或者是怕冒风险，民营航天公司敢用。比如美国有个比格罗（音）公司，它从美国航空航天局低价购买了充气式太空舱专利，美国航空航天局不用，就卖给了比格罗公司，比格罗公司可能作为商业旅馆要用，而且可能是2016年就要发到国际空间站上试验一下。这种模式倒是也对，国家不仅给民营航天公司任务，还在资金上和技术上给予支持。罗马不是一天建成的，民营航天公司发展有一个过程。

猎鹰9号火箭回收 预示廉价商业航天时代来临？

美国民营航天公司SpaceX于近日成功回收了名为猎鹰9号的火箭。尽管这是人类第一次实现一级火箭可垂直回收，猎鹰9号也被冠以“创造历史”“戏剧性”等赞叹之词，人们甚至寄望这次回收能终结昂贵的航天发射，使普通人也可承受飞上太空的费用。然而，也有人认为这种火箭历经了高温摩擦等耗损，是否可重复利用还未可知，廉价航天时代仍然遥远。

1、将成熟技术发挥到极致

美国东部时间2015年12月21日20：29，在佛罗里达州，猎鹰9号火箭成功发射，飞行至预定高度，其尾部的一级火箭与前端分离，并在大约10分钟后返回并平稳降落在发射台以南9.65km处。前端则继续飞行至200km的高空，将11个通信卫星送入轨道。这是人类第一次实现一级火箭垂直回收。

据《国际太空》杂志执行主编庞之浩分析，在航天领域，回收技术大致可分为4类，降落伞垂直下降式，有动力滑翔飞行式、无动力滑翔飞行式和动力反推垂直下降式。举例来说，神舟系列载人飞船降落时即采用降落伞式，俄罗斯的暴风雪号航天飞机采用有动力滑翔式，美国的航天飞机采用无动力滑翔式，而此次的猎鹰9号则采用了反推发动机式回收的方式，即利用火箭发动机产生的反向推动力，再借助姿态控制技术，推动火箭从高空返回地面。

通常情况下，火箭都是一次性使用的，发射后并不进行回收，火箭会坠入大海，下次发射需再造一枚火箭。但猎鹰9号成功回收在技术上确有惊艳之处。庞之浩认为，猎鹰9号回收的难点在于，将火箭这种形态细长的飞行器以垂直于地面的姿态成功回收。这原理类似于竖立铅笔、粉笔这类物体，平衡点是很难寻找的。火箭更要克服高空、高速强气动力条件下的姿态控制，点火与反推，以及落地时的精度控制等问题。SpaceX公司曾将此过程比喻为“在狂风中使一把扫帚竖立在手掌上。”

实际上，猎鹰9号此次成功回收，在单项技术上并未有突破性创新。首先，其所使用的动力反推垂直下降回收方式并非首次使用。我国在2014年发射嫦娥3号月球探测器，落月时也启动了反推发动机，使之产生与飞行方向相反的动力来降低降落速度，从而实现安全落月。其次，猎鹰9号所使用的发动机也是美国当年阿波罗登月计划留下的“遗产”——梅林发动机，这种以液氧煤油为燃料的发动机技术在美国已经非常成熟，在多种型号的火箭上均有使用。另外猎鹰9号为了实现垂直回收形态细长的火箭，使用了栅格翼技术，这种技术常用于飞行器的姿态控制，我国的神舟系列飞船运载火箭逃逸器，俄SS-21战术弹道导弹和R77空空导弹都有所使用。

猎鹰9号可以说是用成熟航天工业技术制造而成，单个技术并无创新之处，但将成熟技术组合起来，将各部分性能发挥到极致，从而在无人曾涉足过的领域取得成功，这才是SpaceX公司此次回收猎鹰9号令人惊艳之处。

2、能否降低成本仍不确定

可以说回收并重复使用航天运载工具一直是人类的梦想，因为这是实现低成本大规模应用的希望所在。猎鹰9号此次成功实现回收，也有人称这将颠覆整个商业航天产业，认为如果火箭可以回收利用，之后每次发射将不需要重新建造昂贵复杂的火箭，SpaceX公司每次发射费用为6000万美元，实现火箭回收利用技术后，发射价格有望降低至每次600万美元，而如果SpaceX公司能够定期回收并重复利用火箭，就有可能迫使整个民营航天行业展开变革。甚至有人认为猎鹰9号火箭的制造成本为1600万美元，但燃油成本仅为20万美元，可重复利用后，去太空溜一圈，可能只要出个燃油费就成。

然而，在航天领域，回收并非新鲜事，但重复使用的却寥寥无几。据庞之浩介绍，美俄的航天飞机、各国的载人飞行器、返回式卫星都是可回收航天器，其中，美国的航天飞机共发射135架次，成功回收133架次；我国的“神舟”系列载人飞船发射10艘，10艘均成功回收；我国也曾发射23颗返回式卫星，成功回收22颗。

但除了美国的航天飞机以外，其他并未重复使用。美国的航天飞机可谓可回收并重复使用的杰出航天器，但重复使用的经济代价太过高昂，返回准备下一次任务的检修价格几乎能赶上再造一架的价格，其安全性还因导致14名航天员丧生的两次重大事故而遭到质疑，因而并未达到重复使用所期望的效果。可见，仅回收并不能降低成本，安全高效的重复利用，才是降低成本的关键。

猎鹰9号此次虽然实现了回收，但能不能安全高效地重复利用，并真正降低成本却是一个疑问。实际上，火箭在发射、进入大气层和着陆过程中都会受到巨大的震动，此前就有猎鹰火箭在回收落地时因震动爆炸的情况发生，而穿越大气层时还会因摩擦而发生高温烧灼，如此一来，火箭内部会受到何种影响，整修需要多久的时间，需要多少经费，如今还不得而知。对此，美国专家也心存疑虑，

据航天知名专家黄志澄介绍，尽管美国国家航空航天局前局长麦克·格里芬盛赞猎鹰9号，称其为“这是奇妙的飞行试验，这是重要的第一步。”但同时也表示，“回收后还要检查猎鹰9号经受飞行考验后的能力，并需经过复飞合格验收测试来验证和获得复飞的信心。”美国航天史学家、乔治·华盛顿大学航天政策研究所的创始人约翰·劳格斯登也指出：“可重复性并降低成本的关键，将是快速的周转时间和低廉的整修费用，而这将取决于回收级在发射、进入大气层和着陆过程中受到何种影响。成功着陆非常重要，但还要看猎鹰9号需要什么样的整修才能重新发射，而能不能恢复并重新发射是一个大问题。”显然，有了美国航天飞机的前车之鉴，专家们对于能否复飞，仍然态度谨慎，人们热切期盼的廉价航天时代，是否能很快到来，仍有待验证。

3、商业资本进军航天领域的杰作

暂且不论猎鹰9号回收后能否重复利用，从而将发射成本降低至前所未有的程度。即便不回收利用，猎鹰9号目前单次发射费用5000万—6000万美元的发射费用已极大地降低了低空轨道的发射费用。

同时，中国科学院国家空间科学中心研究员周炳红认为，猎鹰9号的创新之处还在于独到的载荷分布。周炳红表示，猎鹰9号二级火箭发动机只占到结构重量的3.8%，较其他火箭少许多，这意味着更轻的自重，从而可以运载更重的航天器。另外，同等载荷下，猎鹰9号使用的发动机数量少，火箭整体结构简单，这有利于火箭制造实现“极致的模块化”，也会降低火箭的制造成本。

除了经济方面的考虑，猎鹰9号此次回收还有另外一个重要目的，那就是为美国探测火星进行技术探索和储备。这一点，麦克·格里芬一语中的，他说：“从纯技术的角度看，猎鹰9号一级火箭成功重返大气层和动力落地，已经是突破性成就，它演示了超音速逆向推进，即在超音速飞行中重新启动发动机，并使用它飞回来，这对未来大而重的载荷在火星上着陆是非常重要的。”

无论如何，SpaceX公司的成功是商业资本在航天领域运用的杰出成就，这种成功与美国的航天战略调整密不可分。2010年，美国对在月球建立基地，进而探测火星的“星座计划”进行调整，提出了“21世纪太空探索战略”，其目标是进行“月球以远”的载人深空探索，计划在2025年实现小行星载人探索任务，在21世纪30年代中期实现进入火星轨道的载人飞行，而后进行载人登录火星。可以看出，美国已将航天探测的重点转移至更远的太空。黄志澄认为，这一方面是因为掌握近地轨道技术的国家日渐增多，美国优势已不明显，需要寻找新的技术制高点，另一方面，在近地轨道领域，尽管不想放弃已有的空间站等设施，但高昂的维护经费使得美国不堪重负，寻求更加经济可行的方式迫在眉睫。

对此，尽管美国国家航空航天局无计可施，但民营资本却雄心勃勃。SpaceX公司创始人艾伦·马斯克推出的“廉价航天”理念，直击航天领域成本高昂这一痛点，同时，他提出的太空旅游等运作方式，使得单纯依赖政府经费支持的航天项目，有可能实现商业化运营，从而减轻政府的财政负担。从美国政府的角度来说，既然低空轨道已不是美国航天计划的重点，何不将其转移给民营资本运营，从而既可对该领域持续占领，又可集中精力、经费开展“月球以远”的深空探测项目。这也是SpaceX公司既可获得美国政府经费支持，又可从美国国家航空航天局获得技术支持，在航天领域得以异军突起的原因。

（本文转载自科技世界网）

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