近日据媒体报道，朱雀三号遥二运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空，火箭一子级按预定程序成功软着陆于回收场预定位置，飞行试验任务取得圆满成功，朱雀三号成为我国首款成功入轨并实现陆地回收的运载火箭。
美国电子号火箭伞降回收
要知道，让十几吨重的箭体从高空平安返回陆地并不容易，背后藏着多条截然不同的技术路线，今天，就让我们盘点下火箭陆地回收的多种技术方案。
气动回收：跳伞“回家”
降落伞回收是最传统的一种火箭回收方式，这种方式会在箭体上安装降落伞包，火箭进入大气后会在低空展开降落伞，借助气动阻力大幅减速并落地。
但如果仅依靠降落伞的话，火箭落地时仍有较高的速度，会撞坏发动机和箭体顶部。所以如果想使用降落伞回收整箭的话，需要在箭体尾部和侧部增加大量的缓冲气囊。
猎鹰9火箭早期测试降落伞回收时发现，火箭在再入阶段就因为过大的气动加热和动压而解体，根本无法撑到降落伞展开。且展开降落伞会对火箭箭体造成非常大的冲击，需要对箭体进行额外加固。
除此之外，降落伞也不适合回收较大的火箭。因此这种回收方式并未在实际的陆地回收中使用过，仅在航天飞机固体助推火箭、“电子号”等海上回收火箭使用。
发动机舱回收则是另一种部分回收的方式。相比整箭回收，这种方式会在火箭一级分离后，将发动机舱与火箭贮箱分离，展开一个柔性隔热罩进入大气，并打开降落伞。美国人将这种回收方式称为“智能模块自动回收技术”，并计划用于美国的火神-半人马座火箭上。
但这种方案的缺点也比较明显，首先在回收的时候需要切断推进剂主供应管路和气路，这便带来了额外的风险点。其次，降落伞回收会受低空风影响，导致无法完成精准降落，若在海上回收还可以借助海水或船进行缓冲，而陆地回收的场景多样，火箭一旦没有降落在精准的目的地，翻倒损毁的可能性较大。
苏联曾经提出过“暴风”和“贝加尔”等带翼助推器的回收方案，其原理是助推器分离后会展开一对折叠机翼，变成一架飞机，借助助推器上安装的航空发动机或是纯依靠滑翔的方式着陆在陆上机场。这种方式看似十分科幻，但机构十分复杂，而且需要拥有适配的机场，实现难度比较高。
动力回收：硬核“踩刹车”
目前，内陆回收的火箭大多为类似猎鹰9构型的垂直起降运载火箭。这种方式是在陆地上铺设一块混凝土场坪，火箭起飞后按照预设流程完成再入点火，着陆点火、展开着陆腿并最终着陆在地面场坪上。
相比较而言，海上回收的回收船会受到天气，海况等因素限制。例如回收船可能会被海浪影响而上下起伏，在火箭着陆时可能会对其产生额外的冲击。此外，回收船一般需要配置大功率电推进系统以在汹涌的洋流中定位，因此还需要配置测控船等设施，造价相对昂贵。且火箭如果回收失败并坠落在回收船上的话，还会对着陆船造成较大的破坏。SpaceX公司在早期探索海上回收的过程中，其回收船因猎鹰9着陆时的爆炸而严重受损并最终退役。而陆地回收场的建造相对简单，成本低廉，即使损坏也可以很容易被修复。
但陆地回收也有自己的问题，最主要的就是回收场“不可移动”。一般而言，火箭发射的目标轨道高度越高，有效载荷越轻，助推一级分离后的飞行射程也就越大。但受限于回收场的固定点位，火箭一级需要主动实施额外减速，才能精准降落到既定落区范围。这一制动过程会消耗推进剂，直接造成运载能力的损耗。
在执行多射向发射任务时，该问题会进一步凸显。火箭调整轨道面需要消耗大量燃料，会进一步压缩火箭的实际运载余量。从技术思路上看，建设多处着陆场可以缓解上述矛盾，但可复用火箭一级的落区射程通常可达500公里以上，满足回收条件的区域，往往不是临近人口聚居区，就是在山地等既不利于火箭安全着陆，也不利于箭体转运的复杂地貌上。可供选择的陆地回收着陆区资源十分有限，不少情况下只能以牺牲火箭综合性能为代价。一级未能完成的速度增量，需要由二级火箭消耗更多推进剂予以补足。
此外，加装着陆腿也会对运载能力有所影响：因为国内重复使用火箭着陆腿质量普遍较大，可以达到4～5吨级，着陆冲击达70～100吨级。如果能使用助降着陆方式取代着陆腿方式，省掉着陆腿的这部分的重量，复用火箭的运力则可以进一步提高。
助降回收：伸手“抱火箭”
我们都知道，火箭着陆时会产生巨大的冲击，这些冲击由着陆腿主腿承受，一般通过设置液压油缸和蜂窝铝溃缩缓冲机构以吸收火箭着陆时带来的冲击。如果能够将缓冲装置移到地面设备上，火箭只设置捕获钩，则可以进一步减轻火箭质量。这种方式被称为助降回收方案。
助降方案有很多种，例如海上网系回收方案，通过设置一个回收框并在其中设置井字形可移动的绳网，火箭设置4个可展开的挂钩。在火箭接近回收支架的时候会展开挂钩，绳网通过快速移动以挂住捕获钩，实现对火箭的捕获。
SpaceX公司采用的是被称为“筷子夹火箭”的方案，其主体是一对可以摆动的机械臂，采用液压或电驱动旋转，内侧安装柔性垫。火箭在接近“筷子”的时候减速至近匀速下降，并移动至“筷子”的捕获范围内。“筷子”接收到火箭信号后收拢并“夹住”火箭，火箭在“筷子”的夹持下继续下降，顶部的两个捕获钩挂到“筷子”的结构上，实现捕获。目前，超重助推器已经采用这种方式捕获了数次，证明了“筷子”方案的工程可行性和合理性。
此外，还有一些相对简单的助降方案，如凌空天行曾经提出过一种不锈钢网捕获方案。这种方法将在火箭着陆点设置一张不锈钢网，火箭自行点火减速并接近网格时尾焰会在不锈钢网中烧出一个小洞，但其他部分仍然保持完整，关机后火箭倒进网中实现回收。
在一些专利中还有在地面铺设气囊，用电磁铁缓冲等方案，但这些方案更多只是提供一种想法，距离工程化落地实现仍遥遥无期。
来源/《中国航天报·飞天科普周刊》，原标题《火箭“回家”内卷升级，陆上回收技术大盘点》
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