SpaceX 成功回收一级火箭的技术真的可以降低 99% 的发射成本？ 问题补充： 中国航天为第三世界国家发射一颗卫星的价格是多少？ SpaceX 为 NASA 向国际空间站运送一次货物的价格是多少？ 太空精酿，【啤博士】成员/航天汪一只 从理论上讲，火箭的发射成本里面，燃料的费用非常低，相比单次猎鹰九号 5400 万美元的发射费用，它的燃料费只有 20 万美元，所以如果能回收单看数据自然大大节约了成本。但从实际意义上讲，不可能节约到 99%的状态，甚至在现有的技术上都不一定能节约成本。 一个例子是著名的航天飞机计划，本来所有的设计就是希望航天飞机能反复回收利用节约成本，但事后证明美国的这个计划并不是完全成功。a. 首先系统必须做的极度复杂，应对航天飞机的发射与控制，这样无疑增大了各种系统的风险。航天里最简单的永远是效率最高的，这是铁律，也是为什么其他国家几乎都是一次性发射飞船；b. 其次航天飞机着陆之后重复使用的难度大大加大，需要大量维护费用，比如飞机表面所有涂层极其昂贵，发动机的维护更是天价，不亚于再换一台新的。所以相较而言，航天飞机的性价比一点都不高，但无奈美国在同时没有其他可以替代的有效计划，只能硬着头皮花大把的预算继续使用。后来的挑战者号和哥伦比亚号的毁灭，则直接导致了这个项目逐渐下马。苏联人早就意识到了这一点，他们的暴风雪号航天飞机做好之后，基本没有用过，也在某种程度上证明了这种可回收空天飞行器不太值得。 航天飞机 可以看到美国的航天飞机花费单次花费为近 15 亿美元！完爆其他的所有航天任务，例如着名的火星探测、深空的旅行者计划，所以重复不见得便宜。不过目前 Space-X 这个真心很便宜了，只不过纠结于它是否也会像航天飞机一样，下面会有分析。 另外在航空方面也有 B-2 和 SR-71 两款着名的飞机作为例子，技术上各种酷炫，但极其昂贵的造价和飞行完的维护费用，真的也只有美国扛得住了。比如说，如果 B-2 不是去扔一颗战略的核弹，基本上它飞一次花掉的钱比扔下去的导弹炸弹都值钱。 B2 轰炸机 SR71 侦察机 针对猎鹰这种火箭，如果想回收也有很多其他问题： a.为了回收，要增加额外的各种控制和导航空间，导致火箭的设计难度大大提高 b.火箭为了保全，需要留下不少燃料作为后续的“刹车”减速。这对整个推进系统的设计尤其是燃料推送系统的要求极高，要增加很多冗余设计，风险较大。 c.火箭发射一个重要指标就是推重比，相当于有效载荷(卫星或飞船)所占比例越高越好，但如果考虑回收，相当于额外的一些燃料和系统设计会占掉有效载荷的空间，导致发射效率降低。或者是为了达到同样的发射能力，需要更大的火箭设计。 d.类似航天飞机，回收过后的维护尤其对一级发动机的维护，恐怕成本不亚于直接换一个新的了。e.节约成本从本质上讲是当发射频率达到一定数量之后才有意义，比如欧洲，一年恐怕就发射个位数的火箭，就算用可回收火箭，使用频率不够，也会使运营与维护成本占火箭发射总费用的比例极大增加。 从这些方面说，不会很大程度节约成本，或者只是成本略微降低。 中国、俄罗斯、欧洲都是依赖于一次性使用，俄罗斯基本上全是冷战留下的洲际导弹改装，比较便宜，但目前在国际发射市场的名誉极差，掉了很多星。中国性价比较高，单次发射 6000 万美元左右，主要因为咱们的火箭在大批量生产(直接取决于发射频率)，所以单款火箭的研发成本在批量生产后会被逐渐摊平，价格降低。欧洲的火箭质量确实更好，但因为造价高（制造批量很小），基本是咱们价格的 5 倍以上。 那么猎鹰的优势在于： a.黑科技，就好比 B-2 和 SR-71，虽然很贵，确实是杀手锏。猎鹰本质上也是一枚洲际导弹，一个可以回收的导弹你懂得，也是一个在大气层里可以做大规模机动的顶级杀伤武器了。能做到几乎静态回收，也就鲜有反导武器能对付了。 b.Space-X 毕竟是一家要盈利的商业公司，他们做猎鹰的研发费用只有三亿美元，基本上都比其他主流(欧洲和俄罗斯和美国其他火箭)成本低了一个数量级。所以对于美国军方，成本很低，2008 年与 space-X 签了 12 次发射合同，火箭 + 飞船，总共才 16 亿美元。所以为什么不投资一次让他们试验这种可能会 duang 一下的黑科技呢？ c. 猎鹰提供了一个极好的试验平台，相当于超高动态飞行器的复杂控制，能验证很多最新的技术。加上航天飞机带来的空天飞机试验背景(题主可以搜一下各种美国的 X 系列)，永远不知道结合在一起会拿出什么黑科技来。 所以总体看来，能不能节省 99%成本不是最核心的，技术成熟后(20 年)如果有足够的发射频率有可能大规模节省成本。但其他意义不是现在这点投资能衡量的，这个项目成本很低，但验证的技术都很高大上，属于性价比特别高的一个项目，估计要远超航天飞机。 第二个问题， 前面说了，中国的价格，比如长征三号乙是 6000 万美元。这是个很大的优势，便宜又非常可靠，所以在世界火箭发射市场尤其商业方面有很大拓展空间。 第三个问题， 猎鹰目前的成本是飞船加火箭约 1.3 亿美元，火箭 5000-6000 万美元，飞船送货价格 7000-8000 万美元。 题外话： 我国目前火箭最大的瓶颈是推送能力，目前最大低轨(小于 1000 KM)推送能力依然不如猎鹰 -9。今年 Space-X 宣布了猎鹰重型火箭，低轨运载能力在 45 吨，如果增加推进剂交叉输送技术，能增加到 53 吨或以上。咱们还没有到能试验这种技术的水平。目前 SPACE-X 的回收水准已经到了 10 米以内，把一个 5 倍马赫速度下来的火箭控制到这种程度，着实不易啊也眼看就要成功了。火箭方面，我们还有不少的路要走。 @文正 提问为什么需要垂直落在海上平台？为什么不用直升机低速捕捉？ 首先，为什么在海上？ a. 火箭本身的调整也是有极限的，它不可能直直地朝着一个固定的回收点飞去。而且每次飞行任务也不一定完全重复，例如不同的轨道、不同的分离状态，所以弄在海上平台，平台本身也可以提前移动到最理想的位置上，欢迎火箭的归来。 b. 安全问题，海上毕竟容错率较高，没有人住在这里，就算中途失败也不会落在陆地上造成危害。 c. 运回来的优势太大了，轻轻松松拖回来，比落在某块陆地上难度小很多。 第二，为什么要垂直？ 很专业的问题， a. 猎鹰的一级火箭带有 4 条长达 21 米的碳素纤维及蜂窝铝合金着陆腿，可以理解为四条腿，缓冲作用，站着肯定最好。万一倒了，因为火箭很重，还是有一定的相对速度，摔坏了或者碰坏了都得不偿失，而且基本都会爆炸的(几次失败都是倒了就爆了)。 b. 火箭的发动机都在底部，喷射方向沿着火箭躯壳方向，当垂直落地时喷出的能量得到最大利用。否则以任何其他角度来落地，如何使相对速度(比如水平速度)逼近于 0？对于一个几乎没有气动调整能力的火箭壳体而言，不可能啊！ c. 如果是其他方式，不管什么原因，都有可能滚 / 滑进海里，发动机进水、剩余燃料外泄、火箭迅速沈入海底，都导致回收没有意义了。 第三，为什么不用直升机抓获？ 我只能说太天真了啊! a. 得用多大的直升机抓起这个庞然大物呢？ 最牛逼的俄罗斯米 -26 改装版本极限能带 26 吨，美国最牛的支奴干改装版本极限 15 吨，如果是有效的吊重质量就更小了，吊起猎鹰将将够用或者不可能(不知道一级回收回来的到底多重，不过猎鹰 9 空重大概在 60 吨左右)。 b. 在空中抓住它可能么？答案是必然不可能啊，这就不用解释了！ c. 在它落地后呢？已经落好了，用船拖回来即可，还用啥直升机？ d. 直升机也不便宜啊，为了回收一个火箭的躯壳部分，用一架支奴干这种直升机(也 4000 万美元量级)，随便出点差错，值得么？ 哈哈，所以目前的方案确实已经基本最优了。 查看知乎原文
