从核心专利解读中国火箭网系回收技术路径

 　　2026年7月10日，长征十号乙运载火箭在海南商业航天发射场点火升空，约6分钟后，火箭一子级垂直降落在南海预定海域的“领航者”号回收平台上。与SpaceX猎鹰9号展开着陆腿稳稳站定的画面不同，这枚火箭的箭体上没有伸出任何支撑结构，而是直接挂在了平台上方一张柔性网上。全球首次运载火箭网系回收，就此宣告成功。

图1.长十乙火箭回收现场实景 

图片来源：MIT Technology Review 

一、我国网系回收专利技术方案

我国选择的网系回收方案与SpaceX猎鹰9号的着陆腿回收方案，走的是完全不同的两条技术路径。本文通过专利检索，检索到了我国火箭网系回收方案最相关且最新的4篇专利，分别来自北京航天发射技术研究所、北京宇航系统工程研究所、郑州机械研究所有限公司和北京理工大学。

北京航天发射技术研究所提出了一种绳网式火箭回收系统及方法（专利公开号：CN121430400A，申请日：2025.10.29）。这套系统由四根横梁组成方形框架，每根横梁上安装滑车，对角滑车之间连接阻拦索，四根阻拦索两两平行、垂直交叉，形成一个可移动的“井”字形窗口。火箭下落时，八台伺服电机驱动滑车快速移动，将这个窗口对准火箭的预定挂载位置。火箭挂住阻拦索后继续下坠，每根阻拦索通过动滑轮和缓冲索拉动液压缸活塞杆伸出，由液压系统耗散能量。这套系统的关键在于，它将火箭巨大的下坠动能转化为液压油的流动能耗散掉，实现了所谓的“柔性捕捉”。

图2.绳网式火箭回收系统立体图

郑州机械研究所提出了Z字布局定长单绳火箭箱体捕捉回收网系（专利公告号：CN116718081B，申请日：2023.7.19），每根阻拦索以Z字形路径绕过定轮和动轮，两端固定在对角立柱上。同一根绳索上的两个动轮被牵引机构驱动同步同向移动时，绳索从一侧“释放”的长度与从另一侧“收进”的长度完全相等，中间拦截段的长度始终保持恒定。这意味着网系在快速调整位置的过程中，绳索的几何形状和张力不会发生突变，牵引机构也不需要克服绳索两端收放带来的额外阻力，驱动力需求大幅减小。对于高速下落的火箭来说，网系能否在毫秒级时间内完成定位，直接决定了捕捉的成败。

图3.Z字布局定长单绳回收网系示意图 

北京宇航系统工程研究所提出了一种阻力舵与挂索回收一体化机构、回收方法（专利公告号：CN115523806B，申请日：2022.9.28），这套机构安装在火箭箭体上，在上升和再入阶段，它是一块紧贴箭体的气动舵面，用于控制火箭姿态。而在着陆前最后一刻，舵面内部隐藏的拦阻杆和拦阻钩会旋转伸出，让火箭直接,“挂”在阻拦索上。这种一体化设计的价值在于，火箭不需要像猎鹰9号那样在箭体上集成沉重的着陆腿和支撑结构，只需要一个轻量化的小型机构即可完成挂网动作，箭体的重量代价大幅降低。 

图4.阻力舵与挂索机构结构示意图 

北京理工大学提出了一种基于无迹卡尔曼滤波器的精确控制火箭回收索系统（专利公告号：CN114802829B，申请日：2022.2.15），这套方案的核心是在网系回收系统中引入无迹卡尔曼滤波器，对视觉测量信号进行滤波处理。它首先建立火箭和回收索系统的多体动力学模型，用数学模型“预测”系统下一时刻的状态，同时用视觉测量数据去“校正”预测结果，两者融合后得到最接近真实情况的状态估计。在捕获框各边中心设置虚拟节点，直接从动力学模型中提取捕获框中心位置，无需额外推算。同时，控制器设计了饱和函数，在跟随阶段让控制量从零逐渐增大，避免初始冲击引起绳索剧烈振动。简单来说，这套算法让网系在复杂动态环境下依然能精确地“瞄准”并跟随火箭。 

图5.基于无迹卡尔曼滤波的精确控制火箭回收索系统示意图

上述4篇专利从不同角度围绕网系回收展开技术布局，北京航天发射技术研究所关注回收网本身的结构布置和能量吸收，郑州机械研究所侧重解决网系绳索的快速相应和定位问题，北京宇航系统工程研究所致力于解决火箭本身如何与网配合的问题，而北京理工大学关注点在于解决怎么让网精准找到火箭的问题。

二、网系回收VS.着陆腿回收

SpaceX未对其回收技术进行专利布局，从其他相关网络信息源可知，猎鹰9号一级回收的核心思路是：一级火箭在返回过程中，通过发动机多次点火减速，在触地瞬间将速度降至零，同时四套碳纤维-铝合金着陆腿展开支撑箭体。这套方案要求发动机具备极为精准的推力调节能力——猎鹰9号的Merlin发动机最低可节流至约40%推力，即便如此，单台发动机的最小推力仍然大于几乎空载的一级箭体重量，火箭无法悬停，只能通过精确计算让速度在触地瞬间恰好为零。这就是马斯克所说的“悬停式着陆”难度所在。

而网系回收的思路完全不同。火箭末段减速不需要做到“零速零高”同时到达，只需要降至一个相对较低的速度范围内，由网系完成最后的能量吸收。箭体上不需要着陆腿，取而代之的是一组轻量化的挂索机构。也就是说，SpaceX把复杂留在了箭体上——着陆腿、额外推进剂、深度节流发动机；而网系回收把复杂留在了回收平台上——动轮定位系统、液压缓冲阵列、柔性网架以及控制算法中。

两种方案各有优劣势。SpaceX的方案的成熟度毋庸置疑，经过十多年数百次迭代，其回收成功率已超过98%，助推器复用次数已达20次以上，是当前唯一经过大规模商业验证的可回收方案。但它对运载能力的损失也相当明显，一级回收需要预留约30-40%的运力用于携带额外推进剂和着陆腿。网系回收在这方面有明显优势，取消着陆腿和相应的结构加强后，箭体干重显著降低，同样的火箭可以携带更多有效载荷。同时，网系对末段着陆精度的要求相对宽松，柔性缓冲提供了一定的容错空间，北理工的捕获控制算法则进一步扩大了这种容错能力——即便火箭存在一定的水平速度或姿态角偏差，网系也能主动跟随调整。这对于工程初期的快速迭代是有利的。当然，网系回收也面临挑战。“领航者”号这样的专用回收平台投入巨大，网系本身的耐久性、多海况适应性、多型号兼容性都需要长期验证。捕获控制算法在实际工程应用中的鲁棒性还需要进一步测试。一次成功不等于技术成熟，后续还需要大量工程迭代来证明这套方案在商业发射场景下的可靠性和经济性。 

表1.SpaceX的着陆腿回收和中国网系回收对比