深蓝航天完成飞行回收：对标SpaceX 国内火箭回收时代到来

雷递网 雷建平 5月7日报道

中国的火箭回收时代要到来了。

深蓝航天自主研发的“星云-M”1号试验箭今日完成1公里级垂直起飞及降落（VTVL）飞行试验，火箭在爬升和下落的过程中同时进行了横向移动，最后降落至着陆场“靶心”位置不足0.5米的点位，“星云-M”试验箭成功回收。

深蓝航天称，此次执行公里级试验所使用的箭体依然是“星云-M”1号试验箭，已经执行3次飞行任务、7次地面静态点火，真正做到了液体运载火箭的可回收复用；其所配备的“雷霆-5”发动机，是国内首型使用3D打印技术实现整机制造的针栓式液氧煤油发动机。

深蓝航天也成为了全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收复用全部低空工程试验的公司（第一家为美国的SpaceX)。

具有四大技术亮点

据介绍，深蓝航天聚焦在液体回收复用运载火箭方向，是一家自研自产可回收复用火箭，并向市场提供发射服务的商业航天高新企业。

2021年7月，深蓝航天完成了首次垂直起飞和垂直降落（VTVL）自由飞行，即被称之为“蚱蜢跳”的运载火箭垂直回收飞行试验。2021年10月，深蓝航天再次完成百米级VTVL垂直回收试验。

2022年5月，深蓝航天成功完成公里级VTVL垂直回收飞行试验，并将按计划执行20吨级液氧/煤油发动机“雷霆-20” 的整机试车。

此次“星云-M”公里级VTVL垂直回收飞行试验具有四大技术亮点：

飞行试验成本大幅降低。在实现全箭垂直回收的前提下，再次执行飞行任务的成本仅为箭体生产制造成本的约1%，其中包括一些损耗件的更换、全箭的测试维护费用、推进剂费用等；

单次点火工作时间更长。相比百米级试验，公里级的VTVL垂直回收飞行试验，发动机的单次点火工作时间有了大幅跨越，与入轨火箭单级发动机的工作时间更接近。与地面试车状态不同，此次在真实飞行环境中考核发动机大范围变推和长程工作的稳定性，在工程研制中更具有真实性和实际考核意义；

横向制导算法的应用。此次公里级试验，在垂直起飞——垂直着陆的飞行过程中，加入横向制导算法，预先装订目标点坐标，通过箭上计算机进行计算和规划，发出横向制导指令，导引火箭向目标坐标进行横移，开展火箭异地返场回收技术验证，为之后入轨火箭的异地返场回收复用、洲际旅行等进行先期技术验证；

公里级VTVL垂直回收飞行试验。此次公里级VTVL垂直回收飞行试验中，飞行速度达到0.2Ma，飞行高度达到1公里，这是目前国内开展的飞行高度最高，飞行速度最快，飞行时间最长的垂直回收飞行试验。

通过此次飞行试验，进一步验证火箭垂直回收过程中的箭体空气动力学问题、以及长时间的力热及振动环境适应性、发动机长时间和大范围的变推工作能力、可重复使用箭体结构及着陆缓冲装置、横向制导及姿态控制能力等关键核心技术，为后续开展10公里级垂直回收和入轨级回收打下了坚实基础。

深蓝航天CEO霍亮表示：利用回收复用运载火箭构建空天往返运输系统，是人类开发宇宙空间资源和走向“深蓝”的关键之一。

入轨可回收火箭领域 与国外存在差距

本次公里级VTVL垂直回收飞行试验，标志着深蓝航天仅用10个月3次发射试验就达到2012-2013年SpaceX用一年多的时间8次的发射试验达到的同等级试验成果。

当然，深蓝航天与SpaceX依然存在很大差距。

2020年5月31日，SpaceX成功发射两名NASA宇航员进入太空，这是SpaceX历史上的首次载人飞行任务，也是自NASA航天飞机退役以来首次在美国本土进行的载人航天发射任务。

SpaceX飞行10多个小时后，SpaceX载人飞船与国际空间站顺利对接。SpaceX的发射升空很顺利，发射2分多钟后，火箭第一级分离，此后一级推进器回收成功。

对此，深蓝航天投资人、真成投资创始人李剑威表示，SpaceX用互联网的核心思想快速迭代，低成本试错。深蓝航天要借鉴马斯克用第一性原理思考问题和解决问题的思维方式。

“中国也需要能重复回收的火箭，或者把发射火箭的成本大幅度降低。”李剑威说，马斯克在天上有2000多个卫星，中国只有300多个，而且马斯克2000多个卫星都是过去三四年发出来的，甚至starlink曾经两次接近中国空间站，使得中国空间站被迫变轨，本质就是SpaceX具备了低成本发射火箭的能力。

左：刚刚起飞的猎鹰9号 右：正在着陆中的猎鹰9号一级助推器

如果从starlink的角度来讲，中国商业航空与国外存在的差距是很大的。但如果从入轨可回收火箭的角度，只是差两年半到三年时间。

李剑威透露，马斯克做完一公里实验后，也就花了两年时间，就实现了入轨的可回收。“我相信深蓝在两年左右的时间实现入轨可回收是可以预期的。这意味着我们有可能把中国至少商业火箭发射的每公斤入轨成本降低一个量级，这点是对国家非常有意义的。”

商业航天应该把重点放在可复用火箭上

当前，国有体系航天很成功，2022年4月16日，神舟十三号航天员乘组在空间站组合体工作生活183天顺利返航，刷新中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录，任务的圆满完成也标志着中国航天又向前迈进了一步。

从空间基础设施建设到北斗全球卫星导航系统建成开通，从探月工程“三步走”圆满收官再到“天问一号”跨越地月系开启火星探测之旅，无数的辉煌成就在不断证明中国正在向“航天强国”不断迈进。

当然，中国航天领域仍有很大发展空间。2021年中国常驻联合国（维也纳）代表团向联合国秘书长提交普通照会发布信息称，美国星链计划发射的卫星曾先后两次接近中国空间站，这一行为对中国空间站搭建的航天员生命健康构成威胁。出于安全方面的考虑，中国空间站组合体针对有关美国卫星，实施了两次“紧急避碰”。

出现这些问题的关键在于星链计划的卫星发射数量远超中国，截至2022年3月星链计划发射卫星超过2000颗，而实现如此大量的卫星发射唯有降低火箭的发射成本和提高发射频率才能实现。

低成本的可回收复用火箭成为了未来运载火箭研制中的必经之路。快速检修、再次发射、成功回收、快速迭代，SpaceX的猎鹰9在全世界火箭梯队中傲视群雄。截至目前SpaceX的飞行数据：95次火箭复用飞行，118次火箭着陆，单枚运载火箭的起飞级最多重复使用达到12次。

马斯克设想的星链星座计划十分疯狂，他将会在一期部署1.2万颗、每颗重约300公斤的星链卫星，远期甚至还要达到4.2万颗——星链计划的意义不仅在于实现太空互联网通信，更是提前抢占了仅存的近地轨道资源。

反观中国，目前还没有能力规划如此庞大的卫星星座，更不必说发射组网。国内未来的商业火箭，都面对着发射频率提高和发射成本降低的需求。商业可回收复用火箭，在全球都具有可预见的巨大需求，这也是深蓝航天们的机会。

相比于国有体系追求成功率，很难接受失败，商业航空是可复用火箭领域很好补充。SpaceX早期研发过程中有很多次低成本试错，这个试错就更适合中国的民营企业去做。

深蓝航天与SpaceX的发展历程对比图（2015年12月21日实现首次入轨回收）

李剑威指出，航天是国家工程，中国的航天体系对比美国的NASA更有优势，中国的火箭比NASA以前的成本要低很多，而且成功率很高。目前在一次性火箭发射的成本控制层面，中国做到了极致。长二丁、长二丙、包括长三甲系列已经很成熟。而马斯克提供了另外一个案例，就是可以把火箭发射成本再降低一个量级到两个量级。

“我们不能完全按原来的路径走下去。”李剑威说，一次性火箭发射层面，国家已经做得挺好的，不用做了。中国的商业航天应该把重点放在可复用火箭上。

火箭回收主要有四个领域的技术难点额，分别是：回收复用火箭的总体设计，多次启动和大范围调节的动力系统，返回着陆飞行控制，和返回火箭结构机构。而本次深蓝航天公里级VTVL垂直回收飞行试验的成功，标志着深蓝航天已经初步掌握了这些核心技术。

据悉，深蓝航天下一阶段，将采用与入轨火箭完全相同的全尺寸试验火箭，继续进行高空回收试验阶段（类似于SpaceX第二阶段采用全尺寸样机“猎鹰9号R”进行的回收测试），向着10km、100km的高度快速突破迈进，最终实现入轨火箭一子级的可控回收和重复使用。

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