SpaceX公司成功回收火箭，那么火箭回收技术到底有多难？

低成本商业火箭是构建商业航天生态的重要基础，实现高效、稳定可靠、低成本的商业发射，关键在于：（1）合理的推力与箭体结构设计，实现入轨发射奠定基础，（2）可重复使用且成本可控的液体燃料，（3）在大范围变推力、姿态与导航控制、着陆支撑等火箭回收复用的技术难点实现突破。

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商业运载火箭的发展遵循从小到大的规律。回顾SpaceX猎鹰系列运载火箭的发展历程，经历了初期运载能力不足1吨的Falcon 1到运载能力22吨的Falcon9、再到运载能力超50吨的重型火箭Falcon Heavy，其发动机的推力也从Merlin-1C的40吨级提升至Merlin-1D的90吨级，我们认为，对于商业火箭公司而言，合理的箭型推力规划将遵循从小到大的发展规律。

新型箭型的单台发动机推力较小。Rocket Lab的Electron（载荷以微小卫星为主）在2019年成功发射9次，发射次数仅次于SpaceX的猎鹰，受到广泛关注。Electron采用9台并联的结构，单台发动机推力为20kN。我们认为，较小推力的小型火箭，适应了微小卫星定制化、快速发射的需求，应用场景灵活，同样具有较好的商业前景。值得注意的是，小推力的单位质量发射价格仍然较高，如Electron单位质量发射价格约21.8百万美元/吨（以LEO计算），未来或随着批量快速生产的规模效应、回收复用等实现成本的降低。

成熟箭型的单台发动机推力均大于800kN。我们认为，1000kN左右的中等推力发动机具有较好的市场前景：一方面可通过并联实现较大总推力（类似Falcon 9及Falcon Heavy），从而满足特定应用卫星或高轨大卫星发射需求。另一方面，中等推力发动机也可以单台直接批量发射中小卫星（如Ariane 5及Soyuz 2.1），满足组网的需求。

火箭发动机是运载火箭的关键部件，约占运载火箭总成本的30%8。根据推进剂不同，可分为固体发动机与液体发动机。固体发动机具有易实现大推力、可靠性高、发射操作简单、使用维护方便等优点，在各国航天发射中发挥着重要作用9；但固体发动机比冲小、工作时间短、推力不易控制，重复启动困难。液体火箭发动机具有比冲高、推力可调、可多次启动等优点；液体火箭发动机则向着提高运载能力、使用寿命、可靠性、适应性的方向发展。

航天科技与航天科工集团在固体商业火箭具有优势。中国航天科工集团和科技集团都有非常成熟的固体运载火箭产品，较新型的商业火箭公司而言，在技术成熟度、发射的市场价格、响应速度、制造成本等方面，更有优势。快舟系列（如快舟1号）等是典型代表。

液体推进剂是可复用商业火箭的较佳选择，比冲、成本、清洁度等是重要的评价指标。液氧煤油和液氧甲烷做为液体推进剂，是可重复使用运载火箭的较佳选择。对于以可重复使用为目标的发动机来说，推进剂组合应具有性能好、成本低廉、资源丰富等优点。

目前，SpaceX的Falcon 9及Falcon Heavy均使用两级液氧煤油发动机Merlin-1D，在研发动机Raptor将使用液氧甲烷为推进剂。我国民营企业中，星际荣耀焦点1号（液氧甲烷）已完成整机200秒长程试车，计划用于双曲线2号；蓝箭航天的天鹊发动机（液氧甲烷）已完成100秒试车，计划用于朱雀2号；深蓝航天的雷霆1（液氧煤油）已完成燃气发生器点火试车；星河动力等也均有相关进展。

火箭的回收：一般而言，运载火箭的回收可分为伞降回收着陆式、垂直返回式和带翼飞回式三种类型。历史上，成功回收的运载火箭主要包括：美国航天飞机（Space Shuttle）、阿里安5号助推器使用伞降回收；SpaceX的猎鹰系列一子级使用垂直返回。俄罗斯在研型号Angara则计划使用带翼飞回方式。

火箭的复用：历史上回收再重复使用的火箭主要有Space Shuttle的助推器、Falcon系列的一子级，Ariane 5助推器虽曾实现成功回收，但主要用于解决残骸落区安全问题以及后续的研究分析。

根据NASA官网介绍，美国航天飞机（Space Shuttle）的回收主要为助推器及轨道飞行器的回收，助推器使用伞降回收的方式，轨道飞行器的回收类似飞机降落。

Space Shuttle由于高昂的维修费，不仅没有降低成本，反而使得每次发射费用高达4-15亿美元，最终提前退役。

助推器伞降回收后，然后在肯尼迪航天中心（KSC）进行拆卸，将电机段运回Thiokol（固体燃料推进器供应商）经过再次处理后在运回KSC，尾部和前部裙板则继续在KSC进行翻新。此后还需要重新涂装、灌料、组装等。

此外，小型火箭公司Rocket Lab拟使用伞降+直升机的方式，回收Electron运载火箭的第一阶段，即Electron将载荷送入轨道后通过降落伞的方式下降；同时，通过抓钩抓住直升飞机与降落伞的连接线。据Space News报道，2020年4月Rocket Lab已成功测试了其在空中捕捉正在下降的电子火箭载物台的能力。

从“猎鹰9”的回收说起：Falcon 9火箭一子级垂直回收方式分为两种，一是返回发射场回收，二是发射方向上落区回收。由于卡纳维拉尔角发射场位于美国东海岸，因此，其发射方向上落区回收又称海上回收，返回发射场回收又称陆上回收。海上回收的运载能力损失更小，陆上回收技术难度更低。

海上回收时，着陆平台可部署在火箭一子级落区，一子级在返回着陆时无需大范围的横向机动，从而可以减少对推进剂的需求，对运载能力影响较小。但海上回收仍需克服诸多挑战：1）建造稳定的海上着陆平台，能够进行海上精确定位且误差小于3米；2）高精度火箭返回着陆控制技术，由于海上回收平台面积有限，最终一子级落点精度应控制在10米误差范围内；3）应对复杂的海上气象条件。

可回收与重复使用的节省成本分析

Falcon 9报价拆分：猎鹰9当前发射报价为6200万美元，假定初始发射报价中，火箭成本、发射测控等费用和利润比为7∶2∶1，火箭成本约4340万美元，其中SpaceX已实现回收与重复使用的一子级成本约3038万美元（假设一子级占总成本的70%）。

重复使用究竟节省多少成本？假设：1）一子级回收后的回收维修费用为300万美元；2）重复使用十次后，一子级成本可降低至初始成本的10%。因此，在一子级重复使用、二子级不重复使用的情况下，我们初步测算，回收复用后的火箭成本约1906万美元，约为初始成本的44%。

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火箭回首主要回收的是火箭除头部以外的燃料级位置。

其意义在于省成本，因为整个火箭除了燃料贵以外，火箭的燃料级和尾部的喷火级价格也同样很贵；

普通火箭一般是在发射后，抛弃掉了燃料级和尾部的喷火级，直接将最有价值意义的头部送上太空，其实也并不是懒得回收，是因为之前的回收方法没有找到。

而SpaceX也是经过很长的时间的多次尝试才做到了火箭回收技术，之前公司差点因为屡次失败而破产。

其难度在于，火箭要把头部送上天的同时，燃料级还必须保留燃料，在下降过程中由软件自动控制或者再加上远程控制来计算整个后端在太空中因为万有引力和地球自转加环境风速等综合因素的干扰下能顺利回到回收远点的地方。

主要难点还是在于干扰和调整火箭姿态以及火箭精准定位。

因为要做到上述技术，火箭在下落过程中，燃料级必须还保存有足够的燃料来做到控制下落航线和方向，然后火箭燃料级头部还得有相应的喷火口，因为火箭回首并不是火箭躺着落到回收点，而是在回收前，火箭是以发射姿态垂直向下降，然后落到回收平台上。

最难的地方：一个是精准定位火箭下落的地点，第二是火箭下落前最后垂直的姿态。

因为下落点可以会受到来自风速，或者其他因素的干扰，要知道高空下落寻找精确的下落点并不容易；

第二：垂直姿态问题，火箭燃料级头部需要配置至少3个喷火口才能保证下落过程中，能将火箭姿态调整为垂直下降姿态，而且还需要平衡传感器进行精确控制。

以上仅为个人观点，希望对你有所帮助。

小生来也，我来解答。火箭回收听起来很简单，但是其中的要求非常苛刻。特别是精度。

首先火箭第一级在分离后垂直下降的高度:第二精准降落在没有瞄准定且只有足球场大小的浮动平台上非常困难，着陆精度要求10米以内。要让火箭正常回归。必须要垂直的姿态降落。首先解决姿态问题。而且越长的物体重心高。控制难度会增加。还有。解决减速问题，必须软着陆，不能用降落伞，所以只能用反向推力装置。而且回收是变速过程在变速中动能和速度控制难度很高。又要在变速中解决以上精度，速度。姿态问题，是非常困难的，好比一个人正在吃饭又要喊他喝水又要喊他撒尿，又要喊他用手抠耳朵。你觉得困难不。还要考虑气象问题。所以很难哦。

思想自由，科技之光

1.CBC结构和光杆芯级捆绑四个助推的火箭技术上难以回收，或芯级和助推单独回收成本过高，我国国家队已经在长征八号R火箭上停止了复用研发。目前只有猎鹰九模式，采用发动机冗余技术的火箭实现了回收复用，而我国只有未来长征九号2021版本和2022版本是该模式。

2.必须做到推进剂保留，发动机可实现多次点火，并且推力可调，对我国来说都是新技术。

3.实施精确制导，伺服机构都要工作，栅格舵展开，落地支撑杆弹出等机械动作都必须精准。

回收的控制发动机寿命啥的不说，火箭发动机提高一点点比冲效率比登天还难，效率不够你就根本省不下回收反推用的燃料。

内行人感觉难，外行人感觉不可思议

我是学自动化出身的，其实仅仅以专业的角度来讲，不难。难的是创意和宽容！创意就是基于合理性和颠覆性的假说，而宽容则需要投资人的耐心与投入，允许失败，坚韧不拔！这些，美国人具备，所以就水到渠成啊！

回收已有先例，不算太难。难的是回收再用。