中國可重復(fù)使用試驗航天器是中國研制的新型可重復(fù)使用的試驗航天器，運輸有效載荷往返于太空與地球表面的航天器。與傳統(tǒng)的一次性使用航天器在完成任務(wù)后直接落入大氣層銷毀的方式不同，可重復(fù)使用航天器可以多次執(zhí)行航天任務(wù)，有可控或者自主返回降落能力。國際上主流的可重復(fù)使用航天器包括航天飛機、可重復(fù)使用飛船、可重復(fù)使用火箭和空天飛機等。
中國可重復(fù)使用航天器最早在2002年左右開始傳出研發(fā)信息，中科院院士莊逢甘證實了空天飛機的研發(fā)。2017年中國航天科技集團證實了中國在2020年發(fā)射可重復(fù)使用航天器的計劃。2020年9月4日，中國進行首次可重復(fù)使用試驗航天器發(fā)射，在軌2天后，成功返回著陸。2022年8月5日，中國再次進行可重復(fù)使用試驗航天器發(fā)射，在軌飛行276天后，于2023年5月8日成功返回預(yù)定著陸場。2023年12月14日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心運用長征二號系列運載火箭F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗航天器，在軌飛行268天后，于2024年9月6日成功返回預(yù)定著陸場。2026年2月7日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用試驗航天器。
中國可重復(fù)使用航天器的連續(xù)成功發(fā)射和返回，標志著中國在航天器重復(fù)使用技術(shù)方面取得了重要突破，為后續(xù)和平利用太空提供了更加便捷和廉價的往返方式。
發(fā)展歷程
最早在20世紀50年代，美國研發(fā)機構(gòu)就有了可重復(fù)使用航天器的設(shè)想，實質(zhì)性的試驗則是從60年代開始，推出了一批X系列驗證機，比如1969年試飛的X-24升力體驗證機。進入70年代，航天飛機的研發(fā)開始逐步成熟，美、蘇兩強相繼推出了自己的航天飛機項目，最終在80年代以美國企業(yè)號為代表的航天飛機成功投入使用。
進入90年代后，融合航空技術(shù)與航天技術(shù)于一體的空天飛機開始興起，而美國作為當(dāng)時的技術(shù)先行者，再次搶先推出了X-30超高速國家空天飛機、德爾塔三角快帆和X-33等一些列驗證項目，但最終因為技術(shù)和經(jīng)費問題，均未能成功。
進入21世紀后，得益于航天技術(shù)、材料技術(shù)和電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，空天飛機的技術(shù)難題逐步被突破。中美等國也順勢推出了更為成熟和穩(wěn)妥的空天飛機研發(fā)項目。以美國X-37B為代表的無人空天飛機項目開始走入大眾視野，最終在2010年成功投入飛行測試和使用，但在經(jīng)濟性和成本方面仍有較大的不足。
隨著2010年之后，以美國SpaceX公司為代表的商業(yè)航天公司的崛起，低成本可重復(fù)使用航天器的研發(fā)開始走入快車道，逐步出現(xiàn)了以“獵鷹-9”（Falcon-9）為代表的成熟的可重復(fù)使用運載火箭，這也使得可重復(fù)使用航天器的發(fā)展越發(fā)被大眾看好。
分類
航天飛機
航天飛機作為最早的可重復(fù)使用航天器，主要發(fā)展于上世紀60年代到70年代。1969年4月，美國首次明確提出了建造一種可重復(fù)使用的航天運載工具的計劃，標志著航天飛機的研制開始走入實質(zhì)性的推進階段。1977年2月，美國第一架測試用航天飛機"企業(yè)"號誕生，宣告人類擁有了第一種成熟的可重復(fù)使用航天器。
以“企業(yè)號”為代表的典型航天飛機具有火箭和飛機的設(shè)計元素，主要采用火箭垂直發(fā)射入軌，完成任務(wù)返回后，滑翔著陸的任務(wù)流程模式。從1981年正式投入使用，到2011年全部退役，航天飛機共執(zhí)行了135次飛行任務(wù)，代表了一個航天時代的頂峰。但由于高昂的發(fā)射維護成本等原因，航天飛機最終退出歷史舞臺。
無人空天飛機
空天飛機是一種介于航天飛機和普通飛機之間的飛行器。它能夠以航天飛機方式，利用火箭短距/垂直起降機，也能像飛機一樣在大氣層內(nèi)起降。空天飛機的概念最早在20世紀80年代就提了出來，當(dāng)時美國空軍稱之為“國家空天飛機”，采用組合式超音速燃燒沖壓噴氣發(fā)動機的設(shè)想。最終在90年代，美國軍隊推出了X-30和X-33等項目，但最終突破性的發(fā)展還是在21世紀，以2010年4月22日首飛的X-37B為代表，無人空天飛機走向成熟。
可重復(fù)使用運載火箭
可重復(fù)使用運載火箭主要是2010年之后進入快速發(fā)展的，美國SpaceX公司和藍色起源公司等商業(yè)航天公司相繼推出了“獵鷹-9”和“New Shepard”等可重復(fù)使用運載火箭，標志著火箭助推器可控垂直降落回收技術(shù)逐步成熟。主要的可重復(fù)使用火箭回收技術(shù)除了可控垂直回收外，還有傘降回收，傘降+氣囊回收和有翼水平回收等多種方案在探索。
國外研制
早期研制
“聯(lián)盟MS”
俄羅斯“聯(lián)盟”系列載人飛船始于1960年代，“聯(lián)盟MS”系列載人飛船繼承了聯(lián)盟TMA-M飛船的設(shè)計，由三個艙段組成，分別為軌道艙、返回艙和服務(wù)艙，三個艙段可互相分離。軌道艙承擔(dān)起居功能，在發(fā)射過程中裝載部分貨物補給；返回艙配備有消融防熱罩，將搭載航天員安全再入大氣層；服務(wù)艙安裝了主發(fā)動機、氧氣和燃料、姿控推力器、電子設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)等。“聯(lián)盟MS”飛船能夠搭載最多3名航天員，停靠在空間站215天。
新一代飛船
“雄鷹”飛船
俄羅斯“雄鷹”載人飛船主要用于月球探測任務(wù)，并能夠自主開展空間實驗和研究。“雄鷹”飛船最多可搭載4人，可在軌自主飛行近30天，也可停靠在空間站上并在軌駐留近一年時間。在執(zhí)行短期地月往返飛行任務(wù)時可重復(fù)使用10次，在執(zhí)行長期與繞月軌道站對接任務(wù)時，飛船可重復(fù)使用不少于3次。
“載人龍”飛船
“載人龍”飛船是美國航空航天局在“商業(yè)乘員計劃”下支持發(fā)展的2型載人飛船之一，由SpaceX公司負責(zé)研制，能夠執(zhí)行低成本、業(yè)務(wù)化的低地球軌道載人航天飛行任務(wù)。NASA只需支付政府航天員運送費用，SpaceX公司完成載人飛船的研制、發(fā)射和運行任務(wù)。載人龍”飛船具有可重復(fù)使用、乘員運輸能力強、內(nèi)部空間大、操作友好等特點。“載人龍”飛船采用兩艙段設(shè)計方案，包括乘員艙和非密封艙兩部分：乘員艙用于運送乘員和加壓貨物；非密封艙可攜帶非加壓貨物，同時在外表面安裝了太陽電池和熱輻射器用于發(fā)電和熱控制，4個尾翼在緊急分離情況下可提供氣動穩(wěn)定性。龍飛船設(shè)計最多可搭乘7名航天員，獨立飛行時可工作1周，對接狀態(tài)下可工作210天。
“星際客船”
“星際客船”為兩艙段設(shè)計，包括乘員艙和服務(wù)艙兩部分。乘員艙為錐形，主要負責(zé)運送人員和貨物；服務(wù)艙為圓柱形，具備發(fā)射逃逸、姿軌控、發(fā)電、熱輻射等功能。飛船設(shè)計最多可搭載7名乘員，也可以乘員加貨物的形式進行混合搭載。飛船獨立飛行狀態(tài)設(shè)計壽命60小時，對接狀態(tài)設(shè)計壽命210天，具備重復(fù)使用能力，最多可使用10次，以6個月為周期實現(xiàn)復(fù)飛。
“獵戶座”飛船
“獵戶座”飛船是美國“阿爾忒彌斯”計劃的重要組成部分，承擔(dān)了關(guān)鍵的乘員地月往返運輸功能。飛船由洛克希德·馬丁公司牽頭研制，團隊包括主要分承包商航空噴氣洛克達因公司、聯(lián)合技術(shù)公司宇航系統(tǒng)公司、霍尼韋爾，以及眾多次要分承包商和小企業(yè)；歐洲航天局承擔(dān)了服務(wù)艙的研制工作。
“獵戶座”飛船具有多用途、可重復(fù)使用的特點，設(shè)計能夠到達月球、小行星等多個目的地。“獵戶座”飛船由乘員艙、服務(wù)艙和發(fā)射緊急中止系統(tǒng)構(gòu)成。飛船可搭載4名航天員，乘員艙可重復(fù)使用，最多可執(zhí)行10次飛行任務(wù)。
星艦
“星艦”是由埃隆·馬斯克的SpaceX公司研發(fā)的重型可重復(fù)使用的火箭系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由一級助推器“超重”和頂端的“星艦”組成。這個系統(tǒng)總高達120米，可以運送貨物或者宇航員至地球軌道、月球、火星甚至更遠的太空，而它的載重能力預(yù)計可達100噸。
“超重”助推器能夠在全力加速時產(chǎn)生1600萬磅的推力，遠遠超過將“阿波羅”宇航員送上月球的“土星”五號。
性能對比
從核心能力指標看，國外龍飛船、“星際客船”、獵戶座飛船、“雄鷹”飛船、“星艦”等新一代載人飛船試驗船相較上一代的聯(lián)盟號飛船技術(shù)能力有顯著提升，新一代載人飛船發(fā)射質(zhì)量、最大乘員人數(shù)大幅增加，可適應(yīng)近地軌道、月球探測等多種類型的任務(wù)，同時均具備重復(fù)使用能力，通過復(fù)用提升系統(tǒng)綜合效益。
中國可重復(fù)使用航天器
2021中國航天白皮書
《2021中國航天白皮書》指出，從2021年到2025年，中國持續(xù)提升航天運輸系統(tǒng)綜合性能，加速實現(xiàn)運載火箭升級換代。推動運載火箭型譜發(fā)展，研制發(fā)射新一代載人運載火箭和大推力固體運載火箭，加快推動重型運載火箭工程研制。持續(xù)開展重復(fù)使用航天運輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和演示驗證。面向航班化發(fā)射需求，發(fā)展新型火箭發(fā)動機、組合動力、上面級等技術(shù)，拓展多樣化便利進出空間能力。將在航天運輸系統(tǒng)、空間基礎(chǔ)設(shè)施、深空探測、發(fā)射場與測控等方面加強技術(shù)攻堅與提升，為中國可重復(fù)使用航天器的發(fā)展提供良好的保證。
此外，中國航天科技集團規(guī)劃在2025年前后成功研制可重復(fù)使用的亞軌道運載器。
可重復(fù)使用試驗航天器
2020年9月4日，中國從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征2F運載火箭首次成功發(fā)射可重復(fù)使用試驗航天器，在軌飛行2天后，于9月6日成功返回預(yù)定著陸場。
2022年8月5日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，運用長征二號F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗航天器，在軌飛行276天后，于2023年5月8日成功返回預(yù)定著陸場。
2023年12月14日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心運用長征二號系列運載火箭F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗航天器，在軌飛行268天后，于2024年9月6日成功返回預(yù)定著陸場。此次試驗的圓滿成功，標志著中國可重復(fù)使用航天器技術(shù)漸趨成熟，后續(xù)可為和平利用太空提供更加便捷、廉價的往返方式。
可重復(fù)使用運載火箭
2015年，中國運載火箭技術(shù)研究院進行了縮比模型的運載火箭傘降空投回收技術(shù)試驗，使用了圓傘群傘回收測試。
2017年6月8日，在全球航天探索大會上，中國首次公布可重復(fù)使用火箭概念方案。在大會上，中國航天科技集團一院科技委主任、國際宇航科學(xué)院院士魯宇在報告中證實，可重復(fù)使用火箭回收方案研究已經(jīng)開展，技術(shù)方向包括傘降回收和垂直起降回收技術(shù)。魯宇在報告中公布了“發(fā)展升力體式重復(fù)使用運載器‘三步走’的發(fā)展思路”，具體三步為火箭動力部分重復(fù)使用、火箭動力完全重復(fù)使用、組合動力飛行器。
長征8號運載火箭將發(fā)展為可重復(fù)使用火箭。2020年12月22日發(fā)射的長征8號首次應(yīng)用了發(fā)動機推力調(diào)節(jié)技術(shù)，為后續(xù)重復(fù)使用技術(shù)提前進行了相關(guān)先期技術(shù)驗證，為中國重復(fù)使用運載火箭研制打下堅實基礎(chǔ)。未來長征8號將實現(xiàn)芯一級和固體助推器的回收，可以減少火箭發(fā)射成本，同時縮短發(fā)射周期。
2025年，多型可重復(fù)使用火箭會實施首飛，或者進行相應(yīng)的試驗，包括朱雀三號、力箭二號、天龍三號、智神星一號等。
2026年2月7日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用試驗航天器。試驗航天器會按計劃開展可重復(fù)使用試驗航天器技術(shù)驗證，為和平利用太空提供技術(shù)支撐。
空天飛機
2016年3月，香港特別行政區(qū)媒體援引美媒報道，中國的“神龍”空天試驗飛機進行了一次試驗，美國軍隊的所有偵察系統(tǒng)全部對準了這架轟-6和神龍飛船。
2021年，在中國國際航空航天博覽會上，航天科工集團集團展示“騰云工程”空天飛機模型。由于航天的物理原理，空天飛機在軌飛行時是不需要消耗燃料的，并且因為太空的重力環(huán)境，做變軌飛行和姿態(tài)調(diào)整時也只需消耗很少的燃料。騰云工程已完成首次組合動力模態(tài)轉(zhuǎn)化飛行試驗，實現(xiàn)了空天飛行動力技術(shù)重大突破。
對中國的意義
可重復(fù)使用航天器的發(fā)展不僅會提升中國自主進入空間的能力，加快中國運載火箭更新?lián)Q代的腳步，助力中國向世界航天強國邁進；勢必也會帶動高超聲速空氣動力學(xué)、高精度制導(dǎo)控制、先進空天動力、耐高溫輕質(zhì)材料與結(jié)構(gòu)制造、重復(fù)使用評估標準等學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展，進一步促進中國基礎(chǔ)學(xué)科和工程技術(shù)水平的整體提升。
運輸系統(tǒng)構(gòu)建與分類
重復(fù)使用航天運輸系統(tǒng)的構(gòu)建通常較為復(fù)雜，大致可以分為三個部分：一是傳統(tǒng)運載火箭構(gòu)型重復(fù)使用，一般包括運載火箭助推、子級回收、垂直起降運載火箭。二是火箭動力重復(fù)使用，如升力式構(gòu)型運載器。三是組合動力重復(fù)使用，如火箭基組合循環(huán)。
可重復(fù)使用航天運輸系統(tǒng)的典型分類方式主要為三種：一是按系統(tǒng)的級數(shù)分類，包括多級入軌重復(fù)使用運載器和單級入軌重復(fù)使用運載器。二是按起降方式分類，包括短距/垂直起降機水平著陸重復(fù)使用運載器、垂直起降重復(fù)使用運載器和水平起降重復(fù)使用運載器。三是按所采用的動力形式分類，包括火箭動力重復(fù)使用運載器和組合動力重復(fù)使用運載器。
總體來看，重復(fù)使用航天運輸系統(tǒng)主要按照傳統(tǒng)運載火箭構(gòu)型重復(fù)使用火箭、升力式火箭動力重復(fù)使用運載器及組合動力重復(fù)使用運載器3條技術(shù)路徑同步開展研究。
關(guān)鍵技術(shù)
重復(fù)使用航天運輸系統(tǒng)構(gòu)建
重復(fù)使用航天運輸系統(tǒng)的構(gòu)建通常較為復(fù)雜，大致可以分為三個部分：一是傳統(tǒng)運載火箭構(gòu)型重復(fù)使用，一般包括運載火箭助推/子級回收和垂直起降運載火箭；二是火箭動力重復(fù)使用，如升力式構(gòu)型運載器；三是組合動力重復(fù)使用， 如火箭基組合循環(huán)。
可重復(fù)使用熱防護技術(shù)
航天器飛行速度越來越高，氣動加熱問題日益嚴重。因此新一代可重復(fù)使用航天器要求熱防護系統(tǒng)滿足耐更高高溫、抗燒蝕、可重復(fù)使用、高效隔熱、高可靠性以及低成本等要求。
基于數(shù)字雙框架的航天器結(jié)構(gòu)壽命跟蹤系統(tǒng)
航天器可重復(fù)使用的特性，使航天器在兩次飛行之間的結(jié)構(gòu)健康狀況評估成為需要解決的問題。因此需要利用一種用于航天器結(jié)構(gòu)壽命跟蹤的數(shù)字雙框架，實現(xiàn)對真實工程系統(tǒng)進行實時模擬、監(jiān)測、診斷、狀態(tài)預(yù)測和優(yōu)化操作。
所具優(yōu)勢
成本優(yōu)勢
隨著載人航天活動規(guī)模的擴大，人類在太空居住與生存的時間變長，承擔(dān)運輸?shù)暮教炱鞯陌l(fā)射頻次逐漸變高。而高昂的成本是制約載人航天任務(wù)發(fā)展的主要因素。航天器的低成本運營已成為未來載人航天發(fā)展的必然要求，發(fā)展可重復(fù)使用航天器技術(shù)成為降低成本的重要手段之一。
技術(shù)優(yōu)勢
與傳統(tǒng)航天器相比，可重復(fù)使用航天器的發(fā)展，助推了兩大技術(shù)形成明顯優(yōu)勢：一是回收技術(shù)，二是推進劑。
火箭回收有三種主流方案：傘降回收、垂直回收和帶翼飛回。三種當(dāng)中，垂直回收飛行載荷小、著陸精度高，并且對火箭自身結(jié)構(gòu)設(shè)計的改動最小，在三種回收方式中經(jīng)濟應(yīng)用價值最高。垂直回收技術(shù)已經(jīng)成為各國航天工程師研究的熱點。
火箭的燃料被稱為推進劑。推進劑在火箭發(fā)動機中快速燃燒，為火箭提供能量。按照狀態(tài)來分，推進劑可以分為液體推進劑和固體推進劑兩類。經(jīng)過長期試驗，科研人員們發(fā)現(xiàn)，采用低溫推進劑是液態(tài)火箭發(fā)動機可重復(fù)使用的基本前提。這其中，液態(tài)氧甲烷推進劑具備高比沖、低成本、清潔環(huán)保、維護使用方便等優(yōu)點，適合發(fā)動機大規(guī)模生產(chǎn)和重復(fù)發(fā)射，本身也便于在太空中長期貯存。液氧甲推進劑正在成為各國研究新一代重復(fù)使用火箭動力系統(tǒng)的主流選擇。
總體評價
發(fā)展重復(fù)使用航天運輸系統(tǒng)，能夠支撐未來大規(guī)模開發(fā)和利用空間，形成廉價的天地往返運輸工具，推動空間應(yīng)用產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，牽引需求與需求牽引形成良性循環(huán)。發(fā)展重復(fù)使用航天運輸系統(tǒng)，將實現(xiàn)中國航天運輸由一次性使用向重復(fù)使用、由單一航天運輸向航天運輸與空間操作相結(jié)合的重大跨越，也將加速航天航空技術(shù)的深度融合，帶動高超聲速空氣動力學(xué)、高精度制導(dǎo)控制、先進空天動力、耐高溫輕質(zhì)材料與結(jié)構(gòu)制造、重復(fù)使用評估標準等一大批學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展，促進中國基礎(chǔ)學(xué)科和工程技術(shù)水平的整體提升，走適合中國國情的重復(fù)使用航天運輸技術(shù)發(fā)展之路，支撐中國航天強國建設(shè)。（龍樂豪——中國運載火箭技術(shù)研究院，研究員，中國工程院院士，研究方向為運載火箭技術(shù)）
重復(fù)使用航天運載器是運載火箭的未來，也是滿足大規(guī)模、高效益進出太空的前提條件。（宋征宇——研究員,博士研究生導(dǎo)師,國際宇航科學(xué)院院士）
參考資料 >
可重復(fù)使用航天器成功返回，專家：滿足我國戰(zhàn)略需求，意義重大.澎湃新聞.2025-08-07
我國可重復(fù)使用航天器成功著陸，緣何意義重大.北京日報客戶端-騰訊網(wǎng).2024-01-04
我國開始研制可在太空和大氣層內(nèi)飛行的空天飛行器.新浪網(wǎng).2024-02-15
中國可重復(fù)使用航天器將于2020年發(fā)射.新華網(wǎng).2023-05-09
我國可重復(fù)使用試驗航天器成功著陸.新華網(wǎng).2023-05-09
重大喜報!我國成功發(fā)射可重復(fù)使用試驗航天器.手機環(huán)球網(wǎng).2023-05-09
我國成功發(fā)射可重復(fù)使用試驗航天器.新華網(wǎng).2024-02-15
我國可重復(fù)使用試驗航天器成功著陸.中國政府網(wǎng).2023-05-09
（航天）我國成功發(fā)射可重復(fù)使用試驗航天器.新華社=今日頭條.2023-12-15
我國可重復(fù)使用航天器又有好消息.央視新聞-新浪微博.2024-09-06
我國成功發(fā)射可重復(fù)使用試驗航天器.新華社新聞-騰訊網(wǎng).2026-02-07
美國空天飛機“X-37B”首飛—— 給世界帶來什么? 國防大學(xué) 李大光.新浪網(wǎng).2024-02-15
國外載人飛船情況一覽.中國載人航天官網(wǎng).2023-12-30
全球圍觀！馬斯克今天要發(fā)射的“星艦”到底是啥？.澎湃新聞.2023-12-30
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中國首型垂直起降重復(fù)使用運載火箭預(yù)計2025年前后完成研制.中國新聞網(wǎng).2023-12-14
中國首次公布可重復(fù)使用火箭概念方案. 中國新聞社.2024-02-15
[第一時間]長征八號首飛成功 長征八號將驗證運載火箭重復(fù)使用技術(shù).央視網(wǎng).2023-05-09
長征八號火箭成功首飛，中國可重復(fù)使用火箭未來可期.澎湃新聞.2024-02-15
研制順利！多型可重復(fù)使用火箭將于今年首飛.金臺資訊-今日頭條.2025-03-07
神龍?zhí)诊w船將成為戰(zhàn)略支援部隊一部分.新浪網(wǎng).2024-02-15
美全程追蹤中國空天飛機:隨后一幕讓美驚呆.中國日報.2024-02-15
【科普中國軍事科技】游走空天騰云而上，空天飛機會在未來大顯身手嗎?.科普中國網(wǎng).2024-02-15
航天科工集團“五云一車”工程取得系列重要進展.中國軍網(wǎng).2024-02-15
中國可重復(fù)使用試驗航天器.科普中國網(wǎng).2023-12-30
重復(fù)使用航天運輸系統(tǒng)發(fā)展與展望 .科技導(dǎo)報-搜狐網(wǎng).2023-12-30
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重復(fù)使用火箭：自由往返天地間.光明軍事.2023-12-30
重復(fù)使用航天運載器的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù).前瞻科技.2023-12-30