12月22日，北京时间9:39分左右，SpaceX猎鹰9号火箭的一级火箭稳稳着陆，实现了人类航天发射历史上的首次火箭回收。图片来源：SpaceX

北京时间12月22日上午，太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰9号火箭成功将轨道通信公司（Orbcomm）的11颗第二代通信卫星送入太空。这是6月28日猎鹰9号爆炸事故以来，猎鹰火箭的再次展翅。不过，更被人关注的，反而是火箭第一级的返回着陆试验。9点39分左右，猎鹰9号第一级成功着陆在卡纳维拉尔角的LC-1着陆场。人类航天发射的历史，掀开了新的一页。

ELV还是RLV

猎鹰9号第一级飞回着陆的成功，作为猎鹰9号火箭走向重复使用的重要一步，绝对值得大书特书。这一成功不仅是可重复使用运载火箭的技术上一个里程碑，还可能彻底开创世界航天廉价发射的新时代。

经过几十年的发展，目前航天发射工具可以分为一次性运载工具（ELV）和可重复使用运载工具（RLV）两种方式。

从理论上说运载火箭的燃料费用仅仅是一个零头，而火箭的箭体、发动机、导航制导控制等设备，占去了火箭成本的绝大部分。一次性运载火箭之所以昂贵，火箭本身只使用一次是最根本的原因，那么让火箭可重复使用，不就可以大幅度降低成本了吗？这正是可重复使用运载工具的初衷。

太空探索技术公司的老板伊隆·马斯克（Elon Musk）就曾分析，猎鹰9号发射报价6100万美元，但使用的液氧和煤油不过价值20多万美元而已。这么大的成本降低空间，也就意味着空前的利润。为了这份惊人的利润，几十年来，全世界航天机构和航天公司都不断地探索可重复使用运载工具的发展道路。

或许是航天发射的难度和运载工具面对的苛刻环境超出了人们的预期和能力，简而言之，过去几十年来人类追求可重复使用运载工具的努力，无一例外全都以失败告终，其中最著名的当属航天飞机。20世纪70年代初，科学家、工程师和媒体公众都曾指望航天飞机通过重复使用开启廉价进入太空的时代，他们的热情比我们今天更为猛烈和纯粹，但20世纪80年代的实际运营表明，航天飞机没能实现这一梦想。

最终美国不得不重启一次性火箭生产线，研制了我们今天熟知的渐进一次性火箭（EELV）。2011年航天飞机宣布退役，而联合发射联盟（ULA）的宇宙神5型（Atlas V）和德尔塔4型（Delta IV）火箭，仍将服役很长时间。

2011年7月8日，亚特兰蒂斯号航天飞机发射升空执行STS-135任务。这是航天飞机的最后一次发射，随后航天飞机全部退役。图片来源：Bill Ingalls

SpaceX的梦想

《资本论》曾指出:“如果有10％的利润，资本就保证到处被使用……有300％的利润，资本就敢犯任何罪行，甚至冒绞首的危险”。重复使用运载工具的尝试虽然屡战屡败，然而一旦成功的话，可能带来的利润何止300%。无论付出什么样的代价，人类对重复使用运载工具的摸索和尝试都不可能偃旗息鼓，只不过新世纪重复使用运载工具研制的主角，变成了太空探索技术公司。

马斯克一直有一个太空殖民的梦想，希望有生之年能移民开拓其他行星。要实现这一梦想，就必须能够廉价进入太空。太空探索技术公司研制可重复使用运载火箭，其实是梦想的基石。简而言之，无论是作为一个商人，还是作为一个梦想家，马斯克都执着地追求火箭的重复使用。

猎鹰9号火箭的发射成功，证明一家商业公司也能研制出中型运载火箭，从而为太空探索技术公司踏足可重复使用运载火箭领域奠定了基础。猎鹰火箭复用尝试的第一步，就是火箭第一级的回收和再次利用。

太空探索技术公司进行了从降落伞海上回收到海上平台降落在内的一系列试验，但都以失败告终。屡败屡战的执着固然难得，但更令人钦佩的是他们吸取失败经验教训快速改进提高的努力。

多次试验箭体再入大气层却空中解体，从而发现无控再入行不通后，他们增加了冷气RCS做姿态控制，并使用发动机二次点火减速，实现了受控完整再入。接下来，他们实现了第一级火箭大气层内的点火减速，随后又完成了完整坠海。随后，他们又专门改装了海上平台，供猎鹰9号火箭第一级在海上着陆。即使有蚱蜢试验器多次垂直起降成功的经验，猎鹰9号火箭的海上降落仍然连续以失败告终，但他们持续改进液压系统和格栅舵，距离最后成功只有一步之遥。

这次成功的着陆试验更是艰难。先有6月猎鹰9号火箭发射失败的打击，11月又面对蓝色起源公司新谢帕德火箭垂直降落成功的压力（参见《火箭垂直回收，居然不是SpaceX？》一文），太空探索技术公司的工程师迎难而上，决定在大幅改进的猎鹰9号V1.1全推力（FT）版本的首次发射中，挑战火箭第一级的陆上着陆试验。

陆上着陆试验和海上发射试验又有所不同。海上发射试验是飞行弹道前向降落，而陆上着陆试验需要转向飞返发射场，实际难度还要更大。此外，着陆失败的话，其影响也远比海上平台着陆失败大得多。正因为如此，太空探索技术公司直到上周五才拿到了美国联邦航空管理局（FAA）和美国空军第45太空连队发布的陆上着陆许可。

12月22日，SpaceX发射猎鹰9号火箭及回收一级火箭的视频回放。视频来源：SpaceX

复用的经济性

22日上午猎鹰9号火箭第一级的成功着陆，让无数航天爱好者热泪盈眶。尽管这次试验还只是八字第一撇，距离实现火箭的重复使用还有很长一段距离，要证实这种复用方式的经济性更是遥遥无期，但从航天飞机梦想破灭以来，重复使用火箭新尝试的成功，我们等了实在太久。

话说回来，猎鹰9号的重复使用，到底能降低多少成本呢？

起飞级复用绝非太空探索技术公司的原创，美国曾有一家名为StarBooster的公司，计划使用可重复使用的飞回式液体助推器，据称发射成本可以降低30%左右。

据推测，猎鹰9号火箭梅林-1D发动机的造价在80万到100万美元之间，那么第一级9台发动机的总成本不过900万美元。有些推测认为，火箭第二级一台梅林-1D真空版发动机外加导航制导控制系统的总成本可能在2000万到2500万美元。再加上官方网站猎鹰9号火箭发射报价6100万美元的数据，可以推测，猎鹰9号第一级箭体本身造价不菲。这就是猎鹰9号不仅回收发动机，也要回收箭体的重要原因。

根据马斯克的说法，猎鹰9号火箭和其他火箭设计有所不同，第一级占去了全箭大部分成本。这一点看来绝非虚言，但也意味着猎鹰9号第一级的重复使用可以降低更多的成本。即使以StarBooster对比推断，猎鹰9号火箭第一级重复使用也有望将成本降低40%甚至更多。

猎鹰9号火箭还在研究第二级的受控再入和着陆，并计划最终实现第二级的重复使用。根据太空探索技术公司参与国际会议公布的指标，该公司的中期目标是通过火箭的重复使用，将猎鹰9号的发射报价降低到600~700万美元，也就是现有发射价格的大约1/10。这将对航天发射市场构成空前冲击，但发射成本的降低，更可能极大地激活空间应用市场，让人类空间活动进入一个大发展的时期。

这段视频展示了未来载人龙式飞船发射的场景，不只要实现一级火箭的回收，更要实现全部火箭的回收，进一步降低航天发射的成本——这是SpaceX公司未来的目标。视频来源：SpaceX

前面提到，猎鹰9号火箭发射报价高达6100万美元，但燃料成本只有20多万美元，那么600万美元的发射价格还是太贵了些。马斯克曾经雄心勃勃地表示，通过火箭重复使用，有望在远期将火箭的发射成本降低到现有水平的1/100——这是一个和当年航天飞机一样极具雄心的目标。如果他真的能实现这个目标，载人登月乃至移民火星都不再是幻想。

过去十几年时间里，太空探索技术公司创造了一个个奇迹。让我们期待他们在未来能创造新的奇迹，开始人类迈向星际时代的第一步。（编辑：Steed）