2024年8月6日必將成為中國航天史上又一個重要日子。中國自己的巨型低軌星座邁出了大規(guī)模組網建設的第一步。下午14時42分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征六號改運載火箭，成功將千帆極軌01組衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道，發(fā)射任務獲得圓滿成功。

圖1 8月6日14時42分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征六號改運載火箭，成功將千帆極軌01組衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道，發(fā)射任務獲得圓滿成功。（圖源：新華社）

千帆星座由上海垣信衛(wèi)星科技有限公司規(guī)劃建設，計劃通過15000顆衛(wèi)星向全球用戶提供低延時、高速率及高可靠性的寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網服務。這18顆星是其一代衛(wèi)星的第一批次發(fā)射。

按國際電聯(lián)（ITU）規(guī)定，申請到衛(wèi)星頻軌資源后，需要在2年內完成10%的衛(wèi)星部署，5年內完成50%，7年內完成全部部署。垣信計劃到明年底完成648顆一代星發(fā)射，實現(xiàn)區(qū)域網絡覆蓋。然后再化兩年時間完成648顆二代衛(wèi)星組網，實現(xiàn)全球網絡覆蓋。2030年底前，最終完成這個巨型星座的建設。

千帆星座只是中國目前規(guī)劃的超萬星的巨型星座之一。已經向國際電聯(lián)申請的巨型星座還有星網和藍箭鴻鵠星座。馬斯克的星鏈發(fā)射高度依賴獵鷹九號的重復使用，花了5年多時間到目前也只發(fā)射了6000多顆星。那么，我們有能力在規(guī)定時間內完成數(shù)萬顆衛(wèi)星的發(fā)射嗎？

答案在于火箭的復用，即可回收火箭。如果這些衛(wèi)星都用一次性火箭發(fā)射，不僅需要巨大的火箭產能，其成本也將是不可承受之重，以致服務失去競爭力。

可回收火箭是巨型星座倒逼下唯一的選擇。所幸，我們的可回收火箭已經呼之欲出！

6月23日，航天科技八院抓總研制的可重復使用運載火箭在酒泉完成了國內首次10公里級垂直起降飛行試驗，全面驗證了3.8米直徑箭體結構、大承載著陸緩沖技術、大推力強變推可復用發(fā)動機技術、雙低溫增壓輸送技術、返回著陸的高精度導航制導控制技術及健康監(jiān)測技術，為后續(xù)70公里級垂直起降試驗及2025年實現(xiàn)4米級重復使用運載火箭首飛奠定了技術基礎。3.8米箭體直徑、140噸起飛質量均創(chuàng)中國可回收火箭記錄。值得一提的是，此次試驗采用了民企九州云箭研制的三臺深度變推液氧甲烷“龍云”發(fā)動機。

圖2 航天科技八院可復用火箭十公里級回收飛行試驗（圖源：航天科技）

與此同時，民企藍箭航天也在緊鑼密鼓地準備十公里級可回收火箭試飛。藍箭年初進行過一次成功的可回收火箭試驗，發(fā)射質量創(chuàng)下國內記錄。但不到半年就被八院超越。即將進行的十公里試驗如果成功，藍箭將追平八院，再次取得國內領先地位。國企和民企同場競爭、你追我趕，倒真是從未見過之新氣象。即使在十年前，這也是無法想象的。不知不覺中，中國航天已經進入了一個新時代。

除了這兩次分別由國家隊和民商火箭公司完成的高規(guī)格試驗，自2016年起，中國多款可回收試驗火箭就已經進行了頻繁的飛行試驗。

翎客航天算是中國最早探索可回收火箭的先驅。這家2014年注冊、號稱中國首家的民營航天公司早在2016年便實現(xiàn)了實驗火箭的系留懸停飛行。2018年初，在進行300多次系留飛行后，其RLV-T3小型實驗火箭實現(xiàn)了中國首次可回收火箭的自由飛行和著陸。2019年3月27日、4月19日、8月10日，翎客航天的RLV-T5實驗火箭在青海冷湖成功進行了高度20米、40米和300米的垂直飛行和回收。

不過，RLV-T5也只是一枚質量1.5噸、采用酒精燃料的小型火箭。翎客航天采用電泵甲烷發(fā)動機的RLV-T6亞軌道可回收火箭的研制自2022年以來似乎已陷入困境。如果沒有新的投資，出生草根、頑強堅持多年的翎客航天將會成為死在沙灘上的先烈。但作為先驅，它依然值得我們尊敬。

圖3 翎客航天RTV-T5 300米回收飛行試驗（圖源：翎客航天）

第二個進入公眾視野、研制可回收火箭的公司是深藍航天。2021年7月23日，深藍航天星云-M試驗箭在陜西銅川試驗基地完成了首次垂直起降自由飛行，高度十米，實現(xiàn)了液氧煤油可回收火箭零的突破。同年10月13日，星云-M又完成了完成百米級試飛。2022年5月6日，同一枚火箭三度發(fā)射，圓滿完成公里級試飛和回收，創(chuàng)下當時國內可回收火箭高度記錄。

不過，星云-M只是縮比試驗箭，三次飛行后即完成使命。深藍航天目前的重點已轉到了3.35米直徑的星云一號。星云一號全尺寸一子級高空和百公里級回收即將展開。今年年底，星云一號將在海南商業(yè)發(fā)射場進行軌道首飛，實現(xiàn)入軌即回收，從而成為中國第一枚軌道級可回收火箭，非常值得期待！

圖4 深藍航天星云-M公里級回收飛行試驗（圖源：深藍航天）

2023年11月2日，星際榮耀雙曲線二號液氧甲烷復用驗證箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，51秒后安全著陸，飛行最大高度178米。一個多月后的12月10日，該火箭實現(xiàn)了復飛，飛行高度達到了343米。雙曲線二號是國內首枚直徑3.35米的全尺寸回收試驗箭。在星際榮耀小固體火箭一連串失敗后，這兩次成功大大增強了業(yè)界對其中型液體火箭雙曲線三號的信心。

圖5 星際榮耀雙曲線二號回收飛行試驗（圖源：星際榮耀）

2024年1月19日，藍箭航天VTVL-1試驗箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火起飛，飛行高度約350米。飛行約60秒后，火箭著陸平穩(wěn)，落點準確，試驗取得圓滿成功，為即將進行的十公里級回收試飛奠定了基礎。這枚不銹鋼試驗箭直徑3.35米，質量50.3噸，推力80噸，創(chuàng)下當時國內最大可回收火箭紀錄。

圖6 藍箭航天VTVL-1試驗箭成功回收（圖源：藍箭航天）

中國可回收火箭自由飛行高度記錄 圖源：科工力量自制

2024年1月26日, 航天科工快舟VTVL試驗箭成功進行了起降測試。該箭采用自研10噸級鳴鳳-1開式甲烷發(fā)動機。但這是一次起飛高度只有約10米的系繩飛行，和競爭對手相比，差距還很大。

圖7 航天科工快舟VTVL試驗箭回收飛行試驗（系繩）（圖源：航天科工）

此外，航天科技一院“孔雀”驗證飛行器、中科宇航垂直回收驗證飛行器、星河動力“智神星一號”大型可回收液體火箭的縮比驗證平臺“火鳥一號”分別在2020年9月、2023年1月和2023年7月進行了低空試飛。但它們都使用了航空發(fā)動機，嚴格說并不是火箭。

圖8 航天科技一院“孔雀”驗證飛行器（圖源：航天科技）

圖9 中科宇航垂直回收驗證飛行器海上回收飛行試驗（圖源：中科宇航）

圖10 星河動力火鳥一號驗證平臺試驗飛行軌跡圖（圖源：星河動力）

總結一下，到目前為止，中國已經有一家公司實現(xiàn)了十公里級火箭發(fā)射和回收，四家實現(xiàn)了低空回收，四家實現(xiàn)了系繩或航發(fā)驅動飛行及回收。這九家公司中，只有3.5家是國企（中科宇航為混合制公司）。這是中國航天史上，第一次出現(xiàn)民企引領的局面。

事實上，規(guī)劃有可回收火箭的公司不止以上九家，還有天兵科技、東方空間、空天引擎、箭元科技等也在摩拳擦掌，不久也會加入回收試驗俱樂部。從年底起，我們將會陸續(xù)看到星云一號、智神星一號、天龍三號、朱雀三號、雙曲線三號、力箭二號、引力二號、元行者一號、長征六號X、長征十號等一系列軌道級可回收火箭的問世。獵鷹九號和星艦孤獨求敗的日子很快就要結束了。

再來比較一下美國的情況。

美國是可回收火箭的真正先驅。1993年8月18日，麥道DC-X試驗火箭便實現(xiàn)了垂直起飛和著陸。經過升級的型號DC-XA達到的最大高度是3.14公里。1996年7月31日，DC-XA在著陸時傾倒墜毀。這個項目從此畫上了句號。以DC-XA為基礎放大的型號參加了NASA X-33單級入軌航天運輸系統(tǒng)的競標，但未能中標。

圖11 麥道DC-X試飛（圖源：NASA）

十多年后，NASA開始扶植商業(yè)航天。2006到2009年，NASA舉辦了一個登月艙挑戰(zhàn)賽。前后有八個團隊（公司）參加了競賽，但只有4個團隊的6個小火箭進行了競賽飛行。犰狳航天和馬斯滕空間兩個公司最后得獎。然后，就沒有然后了。

圖12 NASA登月艙挑戰(zhàn)賽部分火箭（圖源：NASA）

馬斯克是真正實現(xiàn)火箭回收復用的第一人。獵鷹九號一級、重型獵鷹助推器回收已經非常成熟。復用最多的助推器已經實現(xiàn)了22手復飛。雖然星艦至今仍未能實現(xiàn)一二級回收，但二級十公里級試飛回收三年前就已經獲得成功。星艦實現(xiàn)全箭回收復用應該只是時間問題。可以預見，星艦回收一旦成功，發(fā)射費用將再次大幅下降，從而加快人類走向星辰大海的步伐。SpaceX在火箭回收復用方面的領先地位一時無法撼動。

圖13 SpaceX獵鷹九號海上著陸（圖源：SpaceX）

圖14 SpaceX星艦測試飛行（圖源：SpaceX）

亞馬遜老板貝佐斯的藍源公司擁有世界上第一款實用化的垂直起降火箭 - 新謝潑德號，因為它在2015年11月就實現(xiàn)了垂直著陸，比獵鷹九號還早了一個月。它也是唯一的單級全復用亞軌道載人火箭。在近9年時間里，它發(fā)射了26次。2022年9月22日，新謝潑德2號火箭創(chuàng)下第9飛的記錄，但不幸失事墜毀，至今未恢復元氣。自去年年底復飛以來，它只進行了兩次飛行。發(fā)射次數(shù)少導致成本高居不下，亞軌道太空旅游市場和這款火箭的前景不容樂觀。

圖15 新謝潑德號著陸（圖源：Blue Origin）

美國火箭實驗室的電子號是一款成功的小型火箭。它也一直在嘗試回收和復用。從2020年底開始，它已經多次用傘降海上濺落方式成功回收了第一級。但空中回收，即用直升機空中鉤住降落傘的方式，始終沒有取得完全成功。由于濺落沖擊和海水腐蝕，電子號復飛所需的檢修和維護比垂直動力著陸麻煩得多。到目前為止，火箭實驗室只實現(xiàn)了一臺發(fā)動機的復飛。回收成功近四年后，第一級整級復飛依然沒有時間表。

圖16 電子火箭空中回收嘗試（圖源：火箭實驗室）

美國可回收火箭經歷三十多年的發(fā)展，最終結成正果的只有SpaceX一家。藍源和火箭實驗室雖然實現(xiàn)了復用和部分復用，但每年回收次數(shù)寥寥無幾，對行業(yè)發(fā)展幾無影響，完全不是SpaceX的對手。而傳統(tǒng)航天巨頭如波音、洛馬幾十年來乏善可陳，幾乎放棄了可回收火箭的研制。美國可回收火箭目前就是SpaceX一家獨大的局面。

比較中美兩國可回收火箭發(fā)展狀況，我們發(fā)現(xiàn)在技術方案和實施路徑上，中美差異不大，中國基本上就是摸著獵鷹九號在過河。但在產業(yè)格局和市場環(huán)境上，兩國則差異很大。

我們必須承認，SpaceX十多年前在可回收火箭上的突破改變了世界航天發(fā)展的進程，影響極為深遠。人類探索火箭復用技術半個多世紀，除了航天飛機這個不算成功的嘗試，其他數(shù)十個項目無一結成正果。馬斯克的激進創(chuàng)新一開始也并不為人看好。火箭垂直著陸長期以來一直被視為難度最大的著陸方式，幾乎無人敢于嘗試。但獵鷹九號成功了。實事求是地說，在航天技術重大創(chuàng)新方面，SpaceX依然遙遙領先。

因此，我們在目前階段采用跟隨戰(zhàn)略是完全正確的，它可以讓我們避開許多別人踩過的坑，少走彎路，提高效率。沒有必要重復發(fā)明輪子。

另一方面，中國的航天產業(yè)格局是，兩大國有航天集團非常強大，而民商航天企業(yè)數(shù)量眾多，多家頭部公司實力相當，沒有出現(xiàn)美國SpaceX一家獨大的“準壟斷”局面。所以，這個市場必然更卷，競爭更激烈，淘汰率更高。與很多西方經濟學家的斷言相反，強大的國企和眾多民企同場競爭的結果是，中國在可回收火箭的發(fā)展上更接近完全競爭市場。理論上，這樣的市場將會產生資源配置最合理、生產效率最高、最能滿足需求、社會效益也最大的產品。

事實上，由于中國強大的產業(yè)鏈優(yōu)勢，專業(yè)分工更細、市場更開放、生態(tài)也更強大，中國火箭研制已經形成了不同于SpaceX垂直整合的模式。舉例說，航天科技八院的十公里試驗箭破天荒地使用了民商航天九州云箭的龍云液氧甲烷發(fā)動機。而天兵科技的天龍二號第一級則使用了國家隊航天科技六院的YF-102煤油發(fā)動機。航天馭星等商業(yè)測控公司承擔了幾乎所有民營火箭的發(fā)射測控。來自全球最高效供應鏈的高性價比商用器件更是被大量使用。這是美國不具備的條件。通過這樣的優(yōu)化配置，做到比SpaceX更低的發(fā)射成本不是夢想。

當然，無論是中國國內可回收火箭的競爭，還是中美的競爭，目前才剛剛開始。SpaceX等了十多年，現(xiàn)在終于等來了真正的對手。今后四五年將精彩紛呈，中國的三大巨型星座后期巨大的發(fā)射量必然要依靠可回收火箭來完成。我們將看到新的實力玩家脫穎而出，也會看到不少公司被殘酷淘汰。

中國進入可回收火箭領域，將是繼獵鷹九號實現(xiàn)火箭復用后世界航天發(fā)展一個新的里程碑，也許會成為大規(guī)模太空開發(fā)的重要開端。這樣的例子發(fā)生過，那就是智能電動汽車。馬斯克的激進創(chuàng)新造就了特斯拉，但有望打敗燃油車的不是特斯拉，而是中國。中國雖然是跟隨者，但強大的產業(yè)鏈基礎和卷到極致的完全競爭市場，使得中國電動車市場在全球范圍內一騎絕塵、遙遙領先,在很多技術領域也已經超越特斯拉。

歷史會重演嗎？中國商業(yè)航天有機會超越SpaceX嗎？我們將拭目以待。

千帆競渡，百舸爭流，星辰大海競自由。中華民族已經錯過了太多的東西，不能再錯過太空。所以，我們來了！