猎鹰 9 的垂直着陆被看过太多次,以至于容易低估它的怪异程度:一根 70 米长、干重二十多吨的碳钢铝管,在把载荷送上去的路上,还要给自己安排一趟完整的返程航班。

一次「发射」里其实装着两条弹道。理解了这两条弹道怎么共享同一枚火箭的推进剂,就理解了可复用火箭的全部经济学。

剖面:一级的第二次飞行

下 上 发射台 海上无人驳船 — 降落伞?没有。全程动力飞行 — ① 上升:9 台 Merlin 满推 MECO 主发动机关机 / 一二级分离 二级 MVac 继续入轨(不计入回收) ② boostback:3 台点火反向 把落点「打回」发射场 / 驳船方向 ③ entry burn:再入点火减速 否则气动加热会烧毁栅格翼 ④ landing burn:1 台 Merlin 减速 OFYR 无人驳船(示意)
猎鹰 9 一级回收剖面(示意,不按比例)。往陆上回收时 boostback 需真正反向飞回发射场附近;往驳船回收时只做落点修正,驳船随一级自由落体的预测溅射点机动。

四个燃烧段各回答一个问题:

① 上升段是唯一「正常」的部分——9 台 Merlin 1D 液氧煤油机满推力起飞,约两分半后一级推进剂只剩返程所需。

**② boostback(返程点火)**是整条剖面里最反直觉的一段:一级在约 60~80 公里高度、仍在上升时,就点燃 3 台发动机反向工作,在自己还往天上飞的时候,就把水平速度抵消掉。落点控制不是在下降时修正的,而是在这一刻预付的。往驳船回收的任务(大多数高能量任务)可以不做完整 boostback,只做微调——驳船是「接」火箭的,会提前驶到预测溅射点等着。

**③ entry burn(再入点火)**不是着陆准备,是热防护:一级以数马赫再入稠密大气,栅格翼和铝锂箭体扛不住全程气动加热,需要短促点火把速度压下来。

**④ landing burn(着陆燃烧)**是最后的经典力学题:单台 Merlin 深度节流(推力可降到约 40%),钛合金栅格翼提供气动控制面,四条碳纤维着陆腿在最后几秒展开。

真正的难点是余量经济学

把上面这套剖面看完,你会发现没有一步是「黑科技」——栅格翼 80 年代就在联盟号上用过,垂直着陆在 1990 年代 DC-X 试验机上演过。猎鹰 9 的成就是把整套系统做进商业闭环,而闭环的账是这样的:

保留返程推进剂 = 直接损失运力。回收构型 LEO 运力比一次性构型低约 25%(22.8 吨 → 约 17.4 吨)。

所以这桩生意的成立条件极其苛刻:一级复用次数要足够多(摊薄翻新成本)、发射频次要足够高(复用产能才转得起来)、市场载荷要恰好落在「回收构型运力够用」的区间里。SpaceX 用自家星链任务填满了前两条——这是很多分析中最容易被低估的一环:没有星链这个自持的发射需求,猎鹰 9 的复用经济模型可能永远到不了盈亏平衡点。

对照来看,中国商业火箭(朱雀三号等)正在走同一条余量经济学路线:不锈钢箭体降低制造与翻新成本、液氧甲烷推进剂积碳少利于复用、回收构型运力预留——每一个选择背后都是同一本账。


本文以 SpaceX 公开资料及公开报道口径为准。