自进入太空时代以来，一次性的运载火箭成本居高不下，上过天的人寥寥无几。廉价快捷的天地往返，是航天大发展的基础，从日常经验很容易得出结论，只有重复使用才能革命性的降低发射成本。欧美航天发达国家都开展重复使用运载器的研究，比如美国的猎鹰九号火箭，日前中国航天科技集团一院也传出消息，该院整合国内优势机构联合研制可重复使用的航天运载器，计划2020年首飞！
近年来中国航天热衷复用运载器研制，6月全球探索大会上科工集团也展示了复用运载器
1957年苏联发射第一颗人造卫星，标志着人类进入航天时代，重复使用的方向连我们这些外行都能明白，为什么航天工业却一直没有取得进展呢？其实“我们一直在努力”。一次性火箭这个名字，本身就说明了它的劣势：一次性的东西必然相对昂贵，而火箭发动机比冲（相当于汽车的耗油率）低。简单地说，一次性火箭必然价高质次，理论上物美价廉的东西，是可重复使用的高比冲航天运载器。什么发动机比冲高呢，自然是利用大气层氧气的吸气式发动机了，具体实现上以超燃冲压发动机为主。
航天科技集团的重复使用运载器三步走思路，和美国人50年前好相似啊
美国在20世纪60年代研讨未来航天运载器发展趋势，讨论出一个三步走战略：第一步是一次性火箭加重复使用的太空飞机；第二步是完全重复使用的二级火箭，第三步是使用先进吸气式发动机跌空天飞机。冷战时期乐观的攻城狮们兴高采烈的畅想未来，认为20世纪80年代大概就可以实现三步走战略目标了。回忆美国当年的三步走目标，大家是否感到眼熟呢？今年6月北京召开的全球航天探索大会（GLEX）中国航天科技集团展示了一份升力体式重复使用运载器“三步走”发展思路，和50年前美国专家的思路非常相似！
美国1966年讨论的三种方案：中间那个二级全复用火箭，后来发展出航天飞机
美国人后来做的可就不尽人意了，1967年乔治·穆勒召开会议组织进一步探讨，认为第一种方案太low，第三种太high，第二种虽然比较复杂，但最为可行。洛克希德公司的马克斯·亨特进一步提出一级半构型的方案：全复用的轨道器外加外置燃料箱，再加上重复使用的助推器，相信大家都看出来了，这不就是航天飞机么。亨特的方案研制难度低，不过复用效果也差，论证指出如果每年发射10次，亨特方案使用成本低，如果每年发射100次，二级复用方案的成本只有亨特方案的1/3！
当年航天飞机吹全寿命成本分摊下来一次发射1000万美元，最后结果是15亿一次，Orz！
航天飞机立项并完成了研制，乐观派当初估计每架航天飞机至少复用100次，可以实现每周发射一次，每次发射费用控制在1000万美元！如果达到这个目标，每千克货物的发射费用比一次性火箭降低一个数量级，太空工业化大开发将成为可能。然而事与愿违，航天飞机并没有实现降低成本的宏伟目标，20世纪80年代投入使用后，对比当时一次性的大力神火箭，居然发射成本还更高！苏联跟风花了140亿卢布造出了能源-暴风雪号航天飞机，为此差点干脆把和平号空间站扔了，然而能源-暴风雪航天飞机不仅研制费用高，用起来也是吞金兽，发射两次就销声匿迹了。这还有天理嘛！说好的复用省钱呢！
好多人都吹X-37B是下一代航天飞机，对比航天飞机，其实它是“返祖”的黑猩猩
美国后来又花费巨资研制了X-30国家空天飞机、X-33冒险星和DC-X等复用航天器，但没一个能上天的。事实证明，廉价可靠的重复使用航天运载器超出了我们的技术能力。2011年美国航天飞机退役，略早的2010年小型航天飞机X-37B上了天，媒体高帽称它为“航天飞机接班人”，然而我们回头看，这不就是当年全美航天攻城狮一致鄙视认为太low的第一种方案嘛，这堂堂世界灯塔美利坚国，越活越回去了。
猎鹰九号火箭复用15次才能降价21%，一院的复用20次就要降价50%甚至90%，反正我是不信
灯塔国还有吹上天的太空X（SpaceX）公司，在猎鹰火箭上试验一级回收成绩斐然：19次一级回收成功，3次一次重新投入发射，然而我们不应忘记，航天飞机可是飞了135次。太空X公司也有高明之处：他们在一次性火箭基础上用垂直着陆方式回收，对火箭改动很小，至少没有闹出复用比一次性火箭还贵的笑话。理论推算火箭一级复用15次，可以把成本降低21%，但现在猎鹰火箭一级只复用过一次，对老客户SES公司都没什么折扣。
美国XS-1就是典型的并联垂直发射，水平返回的可重复使用航天运载器
中国航天一院的复用航天运载器兼具航天器和航空器特点，它使用火箭发动机，运载器一级和二级并联垂直发射，一级分离后返回发射场，未来二级也将返回。这种航天运载器设计重复使用次数20次以上，力求具备一天一次飞行的能力。运载器初期目标将单位质量发射成本降低到现在的五分之一，最终目标降低到十分之一！大家是否觉得眼熟，当年航天飞机不就这么吹的么？就连一院的具体概念也并不新鲜，美国DARPA和波音公司正在研制的XS-1复用运载器，也是并联垂直发射水平返回，发射成本也要降低90%，更巧合的是首飞都在2020年前后。
我大花旗国自有国情在，米诺陶4火箭运力1.7吨报价5000万美元，难怪XS-1敢吹降价到1/10
纵观人类主要是美国对重复使用航天器的探索，我们发现一个规律：复用程度越高，研制使用成本越高，升力体或有翼布局尤其成本高，需要超高的发射次数摊薄成本。美国XS-1号称砍价到十分之一的底气，是米诺陶固体火箭发射价5000万美元、比其他国家火箭贵5到10倍的独特国情，我们中国的长征火箭可是便宜得很。航天一院雄心勃勃研制复用运载器，做出来倒不是太难，但要实现一次性火箭五分之一的发射成本实在难于登天。当然，有进取尝试的勇气和努力，总比故步自封好得多，让我们祝愿一院的复用航天运载器能早日飞天吧。（作者署名：空天松鼠）
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