1930年4月，一群為雨果·根斯巴克創辦的《科學奇異故事》雜誌投稿的作者聚集在一起，促成了美國火箭協會的誕生。1931年初，雜誌創始人大衛·拉瑟在博物館安排了一次公共聚會，主題為「火箭登月」。這次聚會最吸引人之處是安排放映了英文版的《月亮上的姑娘》。拉瑟把該片的愛情鏡頭剪輯掉，將它宣傳為「表現了一枚幻想的但在科學上可實現的火箭的真實登月過程」。影片中的火箭就是一枚在地球上點火發射、又在月球上再次點火降落的可重複使用火箭。歷史學家認為，該協會為美國火箭工業後來的發展打下了牢固的基礎。

三是克服再入隔熱技術，需要研製一種新型隔熱複合材料。由於有「阿波羅」登月艙等技術作為基礎，使得一級火箭的垂直返回回收技術難度相對較小。未來要做到二級火箭回收，將面臨更加嚴酷的氣動熱環境。

火箭的重複使用，對火箭發動機核心部件的性能和壽命提出了更高要求。目前，火箭發動機的設計壽命、試車時間都是以秒為單位計算。對於火箭來說，保證材料和相關設計在短時間頂得住是一個問題，確保延長使用壽命又是另外一個問題。太空梭的主發動機的燃燒室壓強高達207個大氣壓，燃燒室的工作溫度約為3300℃。目前最先進的渦扇發動機渦輪溫度不到1700℃，其中一個小小的渦輪泵的功率就是目前最先進的主戰坦克發動機功率的數十倍。讓這樣的發動機順利工作一次（幾百秒）就已經非常困難，而要重複使用多次，材料和工藝都必須要有巨大的飛躍。

火箭的重複使用，將給衛星產業帶來革命性變化。因為發射費用很便宜，如果衛星壞了，再發射一顆填補空缺便是。這就意味著我們能設計比現在便宜得多的衛星，而不必再花費大量資金來確保衛星長時間穩定工作。

最後，可回收火箭能夠從根本上解決火箭殘骸墜落問題。火箭殘骸落地是各國進行航天發射時都要面臨的問題，對火箭殘骸的落點進行更為精確的控制，一直是科研人員不斷努力的方向。而可回收火箭在完成發射任務后受控降落，將會一勞永逸地解決火箭殘骸墜落的問題。

阿波羅登月計劃成九*九*藏*書功后，美國國家航空航天局重新開始了其念念不忘的計劃：打造可重複使用的、有翼的太空飛機——太空梭。之後打造的五架太空梭，平均每架進行了27次飛行任務。然而，在使用過程中，太空梭暴露出系統複雜、每次飛行后維修費用高昂的弊端；再加上可靠性問題，這些都影響了太空梭的使用價值。因此，在經歷了三十年一百多次飛行后，美國決定終止太空梭項目。不過，這並不意味著可重複使用的航天器過時了，也許恰恰相反，它超越了當時那個時代。

所以，火箭可重複使用帶來的第一大優勢就是大大降低了發射成本。上面提到的只是火箭製造成本。開發和研製一種火箭發動機同樣花費不菲，需要做大量的地面試車工作。如果能夠開發出可多次使用的火箭發動機，就可以節省大量費用。此外，火箭發動機如果是小批量生產，每一小批量都需要進行一定百分比的抽檢試驗，這需要耗費相當的人力、物力和時間；而可回收的發動機，一次抽檢、一次驗證，便能多次使用，可以降低抽檢次數。當使用次數達到一定數量后，每次重複使用火箭發動機的檢修費用就會低於抽檢費用，這將會達到節約成本的目的。

自從1944年納粹德國向倫敦發射V-2火箭以來，絕大多數運載火箭都是一次性使用的。發送1千克物體上太空的成本在1萬到2萬美元之間，用一次扔一次的使用方式使得航天發射成本居高不下。以SpaceX公司的「獵鷹9號」火箭為例，其總造價為5000萬美元，而火箭燃料的成本只有20萬美元，僅占火箭成本的0.4%。因此，SpaceX公司一直在研究如何回收以及重複使用運載火箭的有關技術，以大大降低航天發射成本。如果能回收並重複使用火箭的第一級，將可降低火箭成本80%；而如果第二級也能回收並重複使用，則可降低火箭成本99%。

而且，這兩種火箭的用途並不相同，在商業上沒有競爭關係。藍色起源公司開發「新謝潑德」火箭的目的非常明確，就是搶佔亞軌道的旅遊市場，該公司的競爭對手不是SpaceX公司，而是諸如維珍銀河這樣的亞軌道旅九-九-藏-書遊公司。維珍銀河也有亞軌道旅遊方案，只不過是用安裝火箭發動機的飛機，不是運載火箭，藍色起源公司則用火箭做旅遊載具。火箭發射時的推背感和飛機從跑道上起飛的感覺是不一樣的。

一級火箭成功回收只是一個開始，僅僅意味著這項技術具有可行性，想要真正掌握這一技術，還需要通過多次試驗驗證其可靠性。若要驗證火箭的發動機是否可以重複使用，還要進一步驗證回收二級火箭的可行性。因此，雖然試驗取得成功，但技術成熟至少還需3到5年。SpaceX接下來將進行多次回收火箭的點火實驗，檢測其發動機、箭體結構和電氣設備能否重複使用，再將其發射升空並回收。如此反覆多次，才能使一級火箭回收與重複使用技術成熟起來。

「獵鷹9號」一級火箭高達46米，重心很高，要在風浪很大的平台上站穩很不容易。在海上回收火箭的難度，相當於在暴風雨中讓一根掃帚平穩地直立在手掌上。SpaceX海上平台的面積是50米×70米，火箭著陸時，四個支架的展開半徑有23米左右，偏離一點就失敗了。

十五層樓高的火箭向地面墜落下來，減搖鰭劇烈地震動著，尾噴口不斷噴出熾熱的火焰以保持火箭穩定。看起來這像是要註定奔向墜毀的一次飛行，但當火箭接近地表，發動機推力驟然增強，火箭的下落速度明顯放緩，砰的一聲，登陸支架從火箭尾部彈出。隨著滾滾濃煙散盡，火箭穩穩地直立落在地面，完好無損。

其實，「獵鷹9號」火箭並非第一枚成功回收的火箭，而是第一枚成功實現回收的軌道運載火箭。因為2015年11月24日，亞馬遜創始人傑夫·貝索斯旗下的「藍色起源」太空公司成功將「新謝潑德號」火箭發射到約100千米的高度，火箭隨後又成功返回發射場。這是全球第一枚發射升空后又完好無損返回地面的火箭。不僅如此，藍色起源公司還於2016年1月把回收的火箭再次發射並令其成功在陸地上軟著陸。

其實，早在20世紀20、30年代，人們就認為火箭應該是可重複使用的。當時的美國科幻漫畫如《巴克·羅傑斯》和九九藏書《飛俠哥頓》中已經提出這個想法，裏面的每一艘飛船、每一枚火箭都是可以反覆使用的。

一百多年前，當飛機問世的時候，乘飛機旅行只是少數人的權利。當年誰會想到，飛機會成為城市間平凡的交通工具？同理，今天乘火箭飛向太空還是宇航員的專利，但誰又敢說，未來的某一天，火箭不會成為普通人太空出行的普遍工具？到那一天，火箭也許就像飛機一樣，可以重複使用許多年。

第二大優勢是安全。通過開發可重複使用技術也可提升火箭發射的可靠性，並降低風險。考慮到工藝穩定性、技術成熟度等多方面因素，新研製的火箭本身就存在一定的風險。然而，對可回收的火箭發動機而言，它已經有過多次飛行驗證，具備較高的技術成熟度，這在一定程度上提高了發射可靠性。

二是火箭發動機推力可調、可多次啟動。火箭回收時要點火反推，這個克服重力的過程不斷消耗燃料，火箭總質量也不斷變化。這就需要發動機推力可以調節，當質量下降時，推力要同步減小，否則火箭容易向上翻滾。在回收過程中，火箭發動機要在推力和方向上不斷地調節和調整來進行精確控制，使下落速度從最初的每秒3000米降到最終的每秒2米。這對燃燒室、渦輪泵、閥門等各組件的要求都很高。

早在20世紀90年代末，麥道公司就開始用「三角快帆」飛行器試驗動力反推垂直下降技術。「三角快帆」是世界上第一種以火箭發動機為動力、垂直起降的完全重複使用運載器。它進行了四次飛行試驗，最大飛行高度3155米，然後像直升機一樣，用四台小發動機反推減速，最終達到平穩著陸的目的。後來由於在第四次飛行試驗中「三角快帆」被燒毀，該計劃提前結束。不過，「三角快帆」的垂直起降試驗表明，火箭採用動力反推垂直下降技術是可行的。然而，要實現運載火箭的垂直起降需要攻克四大關鍵技術。

要分析兩者孰優孰劣，看看火箭參數就十分清楚了。「新謝潑德號」火箭屬於單級運載火箭，發動機推力為50噸級。這意味著這款火箭的質量並不大，屬於迷你型火箭。SpaceX公司九*九*藏*書的「獵鷹9號」是兩級運載火箭，起飛質量約500噸，相當於新謝潑德火箭的10倍。「獵鷹9號」目前回收的是第一級火箭，第二級還沒有回收；「新謝潑德號」火箭返回的是整體，這是兩者的根本區別。在設計方面，「獵鷹9號」火箭第一級分離後進入滑翔狀態，然後再掉轉方向尾部朝下返回地面。

四是著陸支架技術。接觸著陸平台後，還需著陸架進一步緩衝和減少震動。

從長遠看，可重複使用火箭的普及會加速人類進入太空的步伐。目前，載人航天最大的障礙就是成本過高，限制了進入太空的人數。如果可重複使用航天技術取得了實用性進展，未來普通人也有機會進入太空遊玩和工作。

第三大優勢是縮短火箭發射周期。隨著探索太空的步伐加快，航天發射市場的需求也在不斷擴大，火箭發射也將越來越頻繁。傳統的運載火箭，即使是成熟的型號，從接到訂單到備料生產，到抽檢試驗、最後發射，整個過程大約需要一年半的時間，這已經難以滿足快速擴張的市場需求。而可回收的火箭，只需經過短時的檢測、維修、組裝，就能再次投入使用，這將大大縮短火箭生產周期，從而提高市場反應能力。

火箭重複使用好在哪兒？

要完成如此高精度、高難度的火箭回收，需攻克四項關鍵技術：

重複使用將是未來運載火箭發展的一個趨勢，無論在商業上還是在軍事上都有潛在的價值。除了美國，歐洲、日本、印度都在對相關技術進行預研。2015年1月5日，法國宣布已開始與德國等國開展小型技術研究項目，研製以液氧/甲烷為燃料的可重複使用火箭。2015年4月，與美國軍方關係密切的航天公司「美國發射聯盟」公布了名為「火神」的新一代軍用運載火箭的設計，預計將在2024年後達到實用水平。

目前，我國的火箭可重複使用技術仍然處於探索階段。最新的消息是，2015年11月，中國運載火箭技術研究院成功完成火箭子級回收群傘空投試驗，離實現火箭可重複使用又近了一步。

第二次世界大戰結束后，被俘的德國火箭科學家透九*九*藏*書露，他們曾計劃建造一架亞軌道太空飛機，納粹希望利用這架代號為「銀鳥」的空天轟炸機轟炸美國，不過這個計劃後來並未實現。「銀鳥」有一個特別的設計，它的形狀像一個翅膀，因此有助於產生氣動升力。1958年，美國空軍開始利用這一想法設計一種可回收的羽翼形狀的太空飛船，但由於登月計劃的出現，這架代號為「X-20 Dyna-Soar」的飛船遭到了擱置。

「獵鷹9號」火箭的目標是將有效荷載運送到近地軌道，無論飛行高度還是速度都和進行亞軌道發射的運載火箭不是一個量級。而且「獵鷹9號」火箭第一級的長徑比遠遠大於「新謝潑德號」火箭，其控制難度更大，回收難度也更大。

太空梭的一個弊端是每次發射中間都需要進行翻新，SpaceX公司的可回收火箭也必須如此。儘管SpaceX已經成功回收了火箭，但是他們尚未對回收的火箭進行再次發射。這才是他們面臨的真正考驗。如果可以重新使用火箭的所有部件，下一次發射就省錢了。但如果把火箭完全拆開進行翻修，那麼相當於每次發射都重新造了一枚火箭。

一是控制好火箭姿態和落點精度。與太空梭水平著陸不同，火箭回收是垂直著陸。火箭要以垂直的姿態降落，必須解決姿態控制問題，而越是豎長的物體，就越難以控制。火箭造型細長，落地姿態不正就容易倒下。因此，需要解決大長徑比的發動機垂直降落的姿態控制、支撐結構設計等一系列難題。

直到十年前，上述場景還只是科幻電影中的畫面。但在經歷了數次失敗之後，美國民營火箭製造商SpaceX公司在過去半年裡四次回收了運載火箭——第一次是2015年12月在佛羅里達州卡納維拉爾角回收的，最近一次是今年4月首次在大西洋中部的遙控駁船上回收的。而這些並不是試驗專用的火箭，而是剛剛將商用航天飛船發射入軌道的「獵鷹9號」火箭的46米長的第一級火箭。通過將返回的火箭進行翻新和再利用，SpaceX公司的創始人、億萬富翁埃隆·馬斯克希望最終能使火箭像商業航空飛行一樣經濟。他認為，既然民用客機不會在每次飛行后被扔掉，那麼為什麼運載火箭就不行呢？