参考观研天下发布《2018-2023年中国循环经济市场发展现状及投资方向研究报告》
可重复使用运载火箭可以分为部分可重复和完全可重复，前者是指只回收火箭一级或助推器。但不管是否完全可重复，均采用三种方式实现回收：伞降回收方式、垂直返回式和带翼飞回式。伞降回收方式：在火箭分离后先进行空中制动变轨进入返回地球大气层的返回轨道，接着在低空采用无控降落伞减速，最后打开气囊着陆，或者采用可控翼伞控制着陆地点和速度来回收。这种方式与回收载人飞船和返回式卫星类似。
垂直返回式：空中变轨制动后，在低空采用发动机反推减速，以垂直下降方式降落到地面。SpaceX的猎鹰-9即采用这种方法。
带翼飞回式：箭体采用翼式飞行体，在变轨制动后，火箭像飞机一样水平降落返回地面。这种方式又可分为有动力和无动力两种。后者完全依靠翼身气动力滑翔飞行，而前者采用装有涡喷发动机的翼式飞行体，在返回地面过程中启动发动机进行机动飞行。
表：三种火箭回收方式的优缺点比较
表：可重复使用技术在运载火箭上的应用实例
图：三种火箭回收方法的关键技术
垂直返回方式是近期可重复使用火箭的主流。垂直返回方式回收火箭，落点精度高，无需额外搜索工作。虽然由于需要保留一定燃料用于返回时机动，导致运载能力损失较大，但考虑到推进剂成本占比非常低，多次发射弥补运载能力损失理论上仍然能够大幅降低总发射成本。目前典型代表为SpaceX的猎鹰-9火箭和Blue origin的新谢帕德号火箭。
Blue origin首次实现亚轨道垂直起降火箭推进级的安全着陆与定点回收。Blueorigin公司自2000年成立后开始研制亚轨道高度飞行的可重复使用火箭，目的在于商业太空旅游。2015年11月，成功发射新谢帕德号火箭，并成功实现软着陆，首次完成亚轨道垂直起降火箭推进级的安全着陆与定点回收。两个月后, 回收的箭体再次发射，并成功完成返回软着陆, 率先实现同一箭体发射到“卡门线”(100 km)高度回收后再次复用。
图：Blue origin的新谢帕德号火箭
图：SpaceX的猎鹰-9火箭
SpaceX首次实现轨道运载火箭第一级的陆地和海上垂直着陆和定点回收。2015年12月，SpaceX利用猎鹰-9火箭将Orbcomm通讯卫星发射入轨后，成功实现第一级陆地回收，创造人类历史上运载火箭箭体构型下首次轨道飞行后垂直返回回收。2016 年4月，SpaceX利用猎鹰-9火箭搭载龙货运飞船向宇宙空间站运送补给物资，随后火箭第一级在大西洋的无人船上实现成功回收，首次完成轨道运载火箭第一级的海上垂直返回回收。
猎鹰-9火箭第一级回收远比新谢帕德号火箭回收难度大。猎鹰-9火箭是用于发射宇宙飞船和卫星的轨道运载火箭，在完成地轨或高轨任务后实行回收，第一级高度超过200km，而新谢帕德号火箭是类似于探空火箭的亚轨道火箭，并无发射航天器入轨的能力，主要任务是开展亚轨道商业太空旅游，高度仅为100km。在具体飞行参数上比较，新谢帕德号火箭进入太空只需3马赫速度、9单位能量，而猎鹰-9进入地球同步轨道需要30马赫速度、900单位能量。此外，猎鹰-9回收时还涉及箭体翻转机动，而新谢帕德号火箭则是直上直下。
图：Blue origin和SpaceX火箭回收过程比较
Spacex多次完成火箭第一级回收，并率先复用“二手火箭”，引领可重复使用火箭发展。SpaceX经历十多年研究试验，于2015年首次完成火箭回收，截止2017年8月14日，已成功回收猎鹰火箭第一级14次，其中9次海上回收，5次陆地回收，并且于2017年3月和6月三次利用回收后的“二手火箭”发射载荷，并且再次回收。SpaceX成为人类历史上首个复用“二手火箭”发射载荷的企业，以多次技术积累，引领可重复使用火箭发展。
表：SpaceX多项人类历史上的“首次”记录
表：SpaceX的可重复使用火箭技术研制历程
表：SpaceX的猎鹰-9火箭的技术创新和突破点
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