夏日的南海上，碧波涌动，天海一色。“领航者”号回收平台停泊在预定海域，甲板中央，一张“井”字形金属大网已经张开，网面在海风中轻轻晃动，在阳光下熠熠生辉。
7月10日12时15分，由航天科技集团一院抓总研制的长十乙火箭从海南商业航天发射场点火升空。火箭一子级与二子级分离约6分钟后，二子级继续飞向太空，将卫星送入预定轨道，一子级则调转方向，朝着“领航者”号回收平台飞去。
▲ 火箭起飞（宿东 摄）
来自天空的考题
“长十乙”一子级分离时，箭体的飞行速度仍然很快。
可以做个对比：客机降落时，速度不过每秒200多米，而火箭一子级分离时，速度已逼近每秒2公里，更难的是还要在接下来几分钟里，完成调姿、减速、再入、制导和末端捕获等一系列动作。
要在几分钟内让一子级箭体速度减至零，以受控方式垂直落在海上回收平台的大网上，就相当于从一座摩天大楼顶端抛下一根长竹竿，让它穿过几十层楼间的横风，竖直落进地面一个飘忽不定的窄口瓶里。
为此，火箭须额外攻克大范围变推力、高精度制导和高效热防护等难题，还得从宝贵的燃料中分出一部分用在“回家”上。技术难度之大，不言而喻。
SpaceX的猎鹰9号火箭首次成功回收前，经历了多次高空解体、着陆倾覆和海上平台爆炸。2024年至今，国内多家航天企业的垂直起降回收试验仍处于技术验证阶段，尚未走到真正工程化的回收环节。全球范围内，真正实现火箭常态化复用的屈指可数。
火箭回收的探索之路布满荆棘。理想模型中，火箭分离后转身再次点火，便能沿预定弹道返回。但在真实飞行中，首先要解决一个更基础的问题——发动机能否重新点火？
在接近失重的状态下，推进剂会在箭体贮箱内飘浮。发动机要再次启动，推进剂必须稳定抵达入口，此时气泡一旦进入发动机泵体，轻则输送不稳，重则点火失败。
“返回段点火，最怕的是推进剂没有被送到该到达的位置。”航天科技集团一院朱平平说，“发动机要重新工作，前提是先把推进剂稳定送到发动机入口。”
解决这个难题的首要工作是让火箭完成“沉底”动作：辅助动力系统提供微小推力，让推进剂在惯性作用下重新贴向贮箱底部；贮箱内部结构要保证返回段燃料稳定供给；低温发动机要按程序预冷；姿态控制系统要把箭体调到正确方向。
这些动作分属不同系统，但必须环环相扣，任何一个环节出现问题都会影响后续飞行。
火箭一、二级分离后，一级随即转入返回程序。当高度降到60多公里时，多台发动机再次点火，反向推力开始给火箭“踩刹车”，这道工序叫“再入减速”。减速不足、速度太快，箭体进入稠密大气后将超出结构和防热承受能力；减速过度、刹车太猛，飞行轨迹又会偏离预定弹道，落点可能偏离回收平台。进退之间，步步惊心，几乎没有容错空间。
▲ 回收示意图
“再入减速，我们都叫它‘鬼门关’。发动机点不着或者点不准，就很可能造成回收失败。”朱平平说。
完成再入减速后，发动机熄火，此时真正的考验是能否对空气气流进行有效控制。箭体以极高速度扎入稠密大气，4片栅格舵从箭体四周展开，每片舵面约有一张双人床大小，在高速气流中提供阻力和控制力，帮助箭体稳定姿态、修正偏差。
在这一阶段，箭体要承受约百千帕的峰值动压。动压越大，减速越猛，气流对结构的冲击也越强。底部防热材料还要承受高温烧蚀。约几十秒的气动减速后，箭体要在狂暴气流中稳住姿态，同时不断通过栅格舵和发动机修正箭体与回收平台之间的相对位置。
“长十乙火箭回收，不仅要能‘回得来’，还要处理好回收能力与运载能力之间的关系。”航天科技集团一院姜周说，“如果一子级分离点过低、速度过低，回收难度会降低，但二子级入轨能力也将受影响。要在保持运载能力的同时完成返回，火箭必须经历更严酷的力热环境。”
火箭一子级继续下降。当高度降到约3公里时，多台发动机再次点火，火箭进入着陆段。南海上的回收平台，已经做好一切准备，静待一子级归来。
▲ 长十乙火箭（宿东 摄）
来自海面上的考题
从天空回到海面，落点不像在陆地上那样静候来客。
海浪拍打着“领航者”号，平台不断发生横摇、纵摇和升沉，即便配备DP2动力定位系统，回收平台也无法完全消除晃动。在4级海况下，平台仍可能产生2~3度倾斜。与此同时，火箭从数千米高空垂直下降，速度、姿态、位置都在快速变化。
天上的箭、海上的船、甲板上的网，每一秒都在形成新的相对关系。
“在陆地上回收，目标是固定的。海上不一样，船在动，火箭也在动。”航天科技集团一院郑伟说，这是“动对动”的控制。
网系回收就是在这样的动态环境中完成的一种箭地协同回收方式。火箭降至一定高度后，箭上挂索机构启动，稳稳挂在海上平台布设的“井”字形绳索上，完成捕获回收。简单说，返回的火箭不靠着陆腿站立，而是飞进一张大网里，由网系和缓冲装置逐步吸收冲击。
这张网不是简单“张网以待”。船要找箭，箭也要找船。二者都是六自由度运动的物体，要在海浪扰动中完成高动态协同匹配。平台要实时提供位置、姿态和运动状态，火箭也要根据这些信息主动补偿角度偏差。
着陆段启动后，火箭与回收平台以毫秒级周期交换信息。火箭根据平台的实时状态调整下降轨迹和姿态，平台则依靠动力定位系统尽量保持稳定。
姜周介绍，长十乙火箭上布设了上千个传感器，实时感知飞行状态。对一枚要实现返回、制导、捕获的火箭来说，数据传输和状态判断的实时性直接影响最后能否精准入网。
“返回段和回收段有很多传统火箭没有的动作。数据量更大，链路更复杂，对实时反应的要求也更高。”航天科技集团一院郝靖伟说。
同时，火箭挂网不能只满足“位置到了”。郑伟介绍，箭体与绳索接触的瞬间，位置、速度、姿态都要控制精准。飞机降落在跑道上，前后偏几米还有调整空间，但火箭落向一张网，机会只有一次。接近平台时，火箭通过多种导航实时计算“我在哪、船在哪”。随后，它自主调整滚转姿态，把箭体摆到与网面匹配的方向，垂直下降。
▲ 火箭网系回收（黄希 摄）
让火箭怎样落下来，早在方案论证阶段就已经成为一道工程选择题。传统垂直回收火箭通常依靠着陆腿，在发动机反推作用下落到平台上，而长十乙火箭一子级沿用长十甲火箭成熟构型，箭体直径为5米，使用7台液氧煤油发动机，回收重量较大，同等条件下采用网系挂钩更利于回收。
同时，挂钩接网是一个柔性缓冲过程，对速度偏差和落点偏差的容忍度更高。“挂钩落在网面不同位置都能被兜住，相当于给回收留了更多余地。而且这套系统可以通过调整网面大小和绳索强度，适配不同规模的火箭，具备通用性。”朱平平解释。
承载这张网的是去年11月航天科技集团一院研制交付的首艘火箭网系回收海上平台“领航者”号。平台长约144米、宽50米，吃水5.5米，满载排水量2.5万吨，具备DP2动力定位能力，可在复杂海况中保持高精度定点驻留。它与网系回收装置等产品组合，成为茫茫大海上的移动着陆场。
今年2月11日，在长征十号系列运载火箭系统低空演示验证与梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行试验中，海上回收技术方案的可行性首次在真实海况下得到验证。此次长十乙火箭首飞任务，首次以海上网系捕获方式完成火箭一子级回收，验证了多项重复使用火箭关键核心技术。
箭体下降到百米级高度后，箭上4个挂钩向外展开。在箭地协同控制作用下，箭体完成精准回收。接触的那一刻，网面带着箭体顺势下移，像一张巨大的网兜，通过柔性缓冲把残余能量逐步吸收。一级箭体被网系成功捕获并稳固在海上平台的网系装置中。
到这里，回收现场的紧张与兴奋告一段落。但这道工程题还没有解完。
▲ “领航者”号（张晓宁 摄）
商业闭环的考题
星送到站了，箭也回收了，但成功之后，火箭还不能马上被称为“可复用”，它要被运回厂房，接受拆检、测量和评估。
对重复使用火箭来说，回来只是第一步。发射、回收、检测、维修、复飞连成闭环后，复用带来的成本优势和高频发射能力才有释放空间。
“火箭重复使用是未来人类大规模自由进出空间的重要路径，也支撑着更低成本、更高频次的航天发射任务趋势。对商业航天而言，这一点更加直接。”姜周表示，低轨卫星互联网、遥感星座、通信星座等空间基础设施加速建设，发射任务呈现数量大、批次密、窗口集中的特点。火箭要运得多，也要响应快，还要成本低，这些需求汇集到一点，才能实现一枚重复使用火箭的经济价值。
长十乙火箭正是面向这一需求研制的。这是一枚5米直径两级串联构型的大型液体火箭，全箭长约63米，起飞推力890吨，起飞重量约760吨。它的一子级沿用长十甲火箭一子级状态，具备重复使用能力；二子级搭载一台全新研制的大推力液氧甲烷发动机，面向商业发射任务进行适应性设计。在可回收状态下，其近地轨道运载能力为16吨，可满足低轨卫星互联网星座部署、大型商业卫星发射等各类任务需求。
“重复使用和低成本之间，不能直接画等号。一辆车开了多年，如果每次大修保养的费用超过买新车，复用便失去了经济意义。火箭也是如此。”朱平平说，长十乙火箭一子级每一次回收后的检修成本、供应链稳定性、可靠性变化，这些都需要真实飞行数据来修正。
因此，研制团队在设计阶段就把“回来以后怎么检、怎么修”纳入考量。关键机构能否分解重装，零组件更换是否方便，检测流程能否压缩，这些工作不会出现在发射画面里，却关系到下一次起飞前的每一道工序。
“火箭能不能回来，考验的是箭、船、网、控、测、保各环节能不能形成闭环。”姜周认为，这套闭环建立起来，就会推动航天领域能力提升。
此时此刻，南海海面传来的巨响与欢呼，已渐渐归于平静。航天人将带着“战果”回到厂房。那里没有点火起飞时的烈焰，也没有回收成功时的欢呼，有的只是再一次的“长征”。
▲ 火箭研制团队（宿东 摄）
▲ 火箭研制团队（张晓宁 摄）
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