【文/觀察者網專欄作者 陳藍】

8月26日，新華社報道，由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院自主研制的升力式亞軌道運載器重復使用飛行試驗獲得圓滿成功。

據悉，飛行試驗采用的運載器，經健康檢測維護后，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心再次點火垂直起飛，按照設定程序完成亞軌道飛行，平穩(wěn)水平著陸于阿拉善右旗機場，成功實現(xiàn)我國亞軌道運載器的首次重復使用飛行。本次飛行試驗的圓滿成功，有力推動了我國航天運輸技術由一次性使用向重復使用的跨越式發(fā)展。

更早些的8月5日，新華社報道，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，運用長征二號F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復使用的試驗航天器，這是長征二號F運載火箭第18次執(zhí)行發(fā)射任務。試驗航天器將在軌運行一段時間后，返回國內預定著陸場，其間，將按計劃開展可重復使用和在軌服務技術驗證，為和平利用太空提供技術支撐。

本月這兩條新聞字數(shù)都不多，但包含的信息很豐富，也很重要。

8月26日的發(fā)射是同一個飛行器的第二次試飛。首飛是在去年7月16日，當時也有報道。那么這個“升力式亞軌道運載器”到底是什么呢？根據多方面的公開資料判斷，這個飛行器應該是航天科技集團規(guī)劃的的三步走可重復使用運載系統(tǒng)的第一步——“火箭動力部分重復使用運載器”的第一級。

圖1：航天科技集團公開的可復用運載工具三步走線路圖（圖源：航天科技）

這個發(fā)射系統(tǒng)的第一級簡單說就是一架火箭飛機，但它是垂直發(fā)射并能接近或超過100公里高度的卡門線，所以也可以稱為亞軌道航天飛機。而它的第二級則是常規(guī)的一次性火箭。它被捆綁在火箭飛機的側面一起發(fā)射。當?shù)竭_亞軌道彈道頂端時，第二級火箭分離點火，帶著有效載荷飛往預定軌道。而第一級火箭飛機則再入滑翔返回，在大氣層中進行一定的機動，最后在跑道降落。

圖2：火箭動力部分重復使用運載器發(fā)射剖面（圖源：航天科技）

這個發(fā)射系統(tǒng)的關鍵技術包括第一級的亞軌道飛行器和第二級火箭的分離和點火，但主要難點都在前者。復飛成功，表明航天科技集團已經克服了所有難點，完全掌握了大型有翼亞軌道飛行器發(fā)射、再入、自主飛行和返回的相關技術，具有重大意義。如果一切順利，下一步就應該是兩級的軌道發(fā)射了。

那么8月5日的發(fā)射又是什么呢？它和可重復使用運載器有關聯(lián)嗎？我們知道，這次也是我國“可重復使用試驗航天器”的第二次發(fā)射。它于2020年9月4日首飛，由長征2F火箭送入軌道，2天后成功返回。顯然，它本身不是運載器，而是一架能進行軌道飛行的小型無人航天飛機，就是中國的X-37B。

我們在航天科技三步走的路線圖上看到，第二步和第三步的全復用運載器的第二級就是一架帶動力的小型航天飛機。目前太空中飛行的中國航天飛機尺寸還比較小，沒有配備入軌所需的動力系統(tǒng)，還不能直接用作運載系統(tǒng)的第二級。但它為實現(xiàn)兩級發(fā)射系統(tǒng)的全復用奠定了良好的技術基礎。

那么，我國的可復用運載器和馬斯克SpaceX的獵鷹九號及星艦相比，哪個技術更先進、成本更低廉、競爭力更強？必須說，可復用航天運載系統(tǒng)有不同的技術途徑，各有優(yōu)劣，在不同的發(fā)展階段，比較結果也不一樣。而我國除了前面介紹的這個火箭動力兩級部分復用系統(tǒng)外，幾乎涉足了所有不同的技術路線。下面按三種起降方式做一個簡單介紹。

垂直起飛、垂直降落方式（可回收火箭）

這是目前最成功、也是成熟的方式，代表作就是SpaceX的獵鷹九號。但獵鷹九號未達到全復用的目標，目前只實現(xiàn)了一級復用和偶爾的整流罩復用。其實在SpaceX誕生之前，美國Kistler公司采用傘降加氣囊著落方案的K-1全復用火箭（1994-2010）已經接近成功。

第一枚火箭已經制造出來，但資金鏈斷裂斷送了它的前途。SpaceX的星艦將首次實現(xiàn)兩級全復用。如果輕質高強材料和發(fā)動機比沖取得長足進步，單級入軌可復用火箭在技術上也是可能的。美國民營公司的Roton全復用單級火箭（1996-2001）曾做過有益的探索。它的全尺寸大氣試驗機作為雕塑留在了莫哈維沙漠，記錄了這段歷史。

圖3：K-1全復用火箭（圖源：Rocketplane Kistler）

圖4：Roton單級入軌火箭（圖源：RotaryRocket）

中國最早探索的可復用火箭也是這個方式的。上世紀90年代末，中國采用傘降加氣囊的兩級可復用火箭方案就已經出現(xiàn)在論文上。SpaceX獵鷹九號對中國是壓力，也是加速研制的動力。長征八號回收型、長征六號X、民營公司的智神星一號、雙曲線二號和三號目前都在緊鑼密鼓地研制。甚至，在長征九號2022最新版上也看到了星艦的影子。相信用不了幾年，我們將會追上獵鷹九號的水平。

圖5：長征八號回收型（圖源：航天科技）

圖6：雙曲線二號和三號（圖源：星際榮耀）

垂直起降方案的優(yōu)點在于能充分利用現(xiàn)有成熟的火箭技術。由于垂直受力為主，結構和氣動都能做到最簡最優(yōu)。但它無法利用大氣升力，需要攜帶大量氧化劑，運載效率低下的問題無法根本解決。燃燒大量化石燃料導致的環(huán)保問題是另一個重大缺陷。即使星艦獲得成功，甚至未來實現(xiàn)單級入軌，這些問題依然存在。