國內企業跟進“筷子夾火箭” 回收成爲商業航天比拼重點

本報記者 曲忠芳 北京報道

美國太空探索技術公司（SpaceX）在第五次試飛其大型運載火箭系統星艦（Starship）時，公開上演了一出“筷子夾火箭”的景象，即由發射塔架上的巨型機械臂（Mechazilla）捕獲回收一級超重型助推器，時隔一個月後，星艦的第六次試飛因安全條件不充分，這一景象遺憾沒有重現。

“筷子夾火箭”的奇觀不僅被大衆津津樂道，也給商業航天領域帶來了新的創投機會。僅就國內市場來看，幾家商業航天企業憑藉對標SpaceX、跟進“筷子夾火箭”回收方式獲得了資本界的押注。

國內火箭回收發展狀態如何？SpaceX已“驗證”的“筷子夾火箭”回收方式是否會成爲火箭回收的“殊途同歸”？火箭回收爲什麼成爲全球商業航天比拼的焦點？……針對行業內外關注的這些熱點問題，《中國經營報》記者進行了採訪調查。

垂直着陸VS“筷子夾”

SpaceX的“筷子夾火箭”試驗成功後，驗證了這種新型回收火箭方式的可行性，爲未來航天探索提供了更多的可能性。

記者綜合SpaceX官方介紹及公開信息瞭解到，用以捕獲夾住火箭的“筷子”，實際是兩根長達36米的機械臂，重量超過700噸。關於研發及建造成本，SpaceX方面並沒有透露，業內推測整個系統的開發包括其中的試錯成本可能需要千萬級甚至上億美元的投資。儘管如此，SpaceX預計，通過使用這一系統，未來每公斤有效載荷的發射成本可以降至約10美元，這相當於目前“獵鷹九號”發射成本的1/10。兩根機械臂各由多個靈活的關節組成，配備了大量的傳感器，用於監測火箭的速度、姿態、位置等實時數據及狀態，同時還裝有減震裝置。當實時數據信息被傳輸至中央控制系統後，計算機械臂的最佳運動軌跡，從而確保抓取過程的安全和精準。

“筷子夾火箭”的方式，對於超重型火箭的發射具有重要價值，一方面去掉了傳統火箭的着陸腿，減少了火箭的整體重量，提高了有效載荷能力，同時降低了傳統着陸可能帶來的損壞風險，進一步提高了再利用率；另一方面，將回收過程直接整合至發射塔上，能夠在極短時間內完成火箭的回收和維護，爲快速再次發射提供可能，節省了運輸成本。華福證券研報中指出，未來隨着“筷子夾火箭”技術的成熟和廣泛應用，SpaceX將能夠更高效地回收火箭的各個部分，包括助推器、整流罩等。這將進一步提高火箭的可回收比例，減少新造火箭的需求，從而降低整體發射成本。同時，可回收火箭的重複使用意味着需要更少的燃料和推進劑來支持新的發射任務。

“筷子夾火箭”的方式被SpaceX試驗“跑通”之後，國產商業航天企業是跟進探索，還是仍按照自己節奏加快其他方式的試驗呢？

今年3月開始運營的商業航天公司大航躍遷，憑藉“國內首家研製筷子夾塔架回收可重複使用液體火箭企業”的標籤已完成億元級融資，由申能誠毅領投，天創資本、柏彥基金等共同完成。在該公司的官網上，通過視頻演示、圖片的形式展示了其“地面捕獲+智能控制”的特色。大航躍遷方面稱已完成多項技術攻關：主要包括“筷子夾”塔架回收驗證平臺的搭建、箭載飛控計算機——“火石一號”以及國內首款回收塔架控制器——“小火石”的研製。

無獨有偶，另一家同樣在今年初創的公司宇石空間，創始人唐文博士曾在星際榮耀任職，其今年10月接受記者採訪時表示，該團隊全面對標SpaceX的星艦產品，是採用不鏽鋼火箭+“筷子”捕獲臂回收方案的團隊。

本報記者另從深藍航天方面瞭解到，該公司也在跟進“筷子夾火箭”回收方式，計劃到2026年以“筷子夾火箭”的方式對其“星雲二號”進行回收試驗，其“星雲一號”測試使用的回收方式仍是使用腳支架垂直降落。深藍航天自2018年開始運營，在2024年5月至7月僅三個月的時間裡完成了四輪融資。

需要提醒的是，“筷子夾火箭”的火箭回收方式代表了新興的技術方向，“新興”還意味着有較大的風險因素，即使SpaceX後續也需要不斷地測試與驗證，因此，在國產廠商真正“亮出”實際產品之前，顯然還存在很大的變數，值得持續關注。

記者從我國海上發射母港東方航天港方面瞭解到，目前許多商業公司仍專注研發垂直降落的回收方式，比如降落至海上再通過船回收。千里馬招標網顯示，今年以來，海南文昌航天發射場、山東海陽東方航天港等主體均有數起與海上發射及回收相關的招標項目信息。

與“筷子夾”相比，垂直着陸回收的技術相對成熟。SpaceX最爲成功的產品——“獵鷹九號”，使用的正是垂直着陸技術，通過反推發動機減速，在海洋平臺或陸地上實現精確着陸，這一回收過程已相對成熟。

除了“筷子夾”、垂直着陸技術，海外部分商業航天公司此前還試驗過海上打撈回收方式，如美國火箭實驗室公司曾於去年8月試驗了“箭體傘降、緩降落海、船隻打撈”的新方案，打撈的一級火箭狀態良好，但是重複利用仍存在較大難度，尚待驗證。

火箭回收試驗比拼提速

儘管火箭回收技術和路徑仍在探索和試驗中，但可重複使用火箭技術將極大推動商業航天發展，有望成爲實現人類大規模、低成本進出空間的重要途徑，這已經成爲行業的共識，而且成爲當下商業航天領域企業爭相發力、比拼的熱點陣地。

尤其值得一提的是，自“商業航天”首次寫進今年《政府工作報告》以來，我國航天業在可重複使用火箭技術方面加速“奔跑”。按照中國航天科技集團的規劃，將在2025年、2026年分別開展直徑4米級、5米級可重複使用運載火箭的首飛測試。在前不久閉幕的第十五屆中國國際航空航天博覽會上，中國航天科技集團的兩級完全可重複使用的重型火箭模型首次亮相。中國航天科技集團一院總體設計部設計師陳子聿介紹，重型火箭一級重複使用構型計劃2030年首飛，兩級完全重複使用構型計劃2033—2035年首飛。這些探索表明，中國航天事業正在積極追趕國際先進水平，努力實現火箭的可重複使用，提升整體發射能力和經濟性。

今年9月11日，由藍箭航空自主研發的“朱雀三號”可重複使用垂直回收試驗火箭，在酒泉衛星發射中心完成10公里級垂直起降返回飛行試驗，標誌着我國商業航天在可重複使用運載火箭技術上取得重大突破，爲將來實現大運力、低成本、高頻次、可重複使用的航天發射邁出了關鍵性的一步。9月22日，深藍航天在內蒙古額濟納旗試驗場，實施了星雲一號火箭一子級高空回收飛行試驗。火箭總體飛行正常，但遺憾在最後階段出現故障，未能完成全部試驗流程。深藍航天表示，試驗全過程都在預先管控區域和安全預案內進行，未造成人員傷亡以及無關財產損失。

國家航天局總工程師李國平在第十五屆中國國際航空航天博覽會期間指出，近十年以來，中國的商業航天發展取得了巨大的成績。從2023全年來看，我國火箭發射共67次，其中民營商業火箭發射13次，成功入軌12次，佔全年成功發射數量的18%。同時商業運載火箭液氧甲烷發動機、可重複使用等關鍵技術領域取得突破性進展，填補了相關領域空白。數據顯示，我國商業航天領域的企業已達到500多家，商業航天也進入高質量發展階段。

針對商業航天市場的競爭趨勢，深藍航天常務副總裁趙亞此前在接受本報記者採訪時指出，SpaceX驗證了商業航天的發展路徑，已將火箭發射的相關技術問題“轉化”爲一個工程問題。對於未來國內市場的競爭，他預測未來一年半左右的時間市場會經歷劇烈的洗牌，商業航天從2015年發展至今，前期在資本的助力下持續地研發投入，現在走到了一個需要“交卷”、開啓商業化進程的時候。