可复用发射载具

猎鹰9号一级助推器在其首次着陆后被回收

可重复使用运载器（reusable launch vehicle）是指其部分组件可被回收并再次飞行的运载系统，用于将有效载荷从地表送入外层空间。最常见的可复用目标部件是火箭级段；较小部件如整流罩（有效载荷整流罩）、助推器或火箭发动机也可能被重复使用；此外，可重复使用运载器也可以搭载在一次性运载火箭顶部发射。可重复使用运载器不必为每次发射都重新制造这些部件，从而显著降低发射成本；但回收与翻修的成本会削弱部分优势。

可重复使用运载器通常需要额外的航电设备与推进剂，因此相较一次性运载器更重。可复用部件往往需要进入大气层并在其中机动，因此常配备隔热罩、栅格舵以及其他飞行控制面/气动操纵面。通过改变外形，航天飞机可利用航空力学辅助回收，例如滑翔或产生升力。在大气层中还可能需要降落伞或反推火箭进一步减速。可复用部件也可能需要专用回收设施，如跑道或自主太空港无人船等。有些概念还依赖地面基础设施在发射前对运载器进行加速。

自至少20世纪早期起，科幻作品中就出现了单级入轨的可重复使用运载器设想。1970年代，首个可重复使用运载系统航天飞机投入研制。然而在1990年代，由于该计划未能达到预期，相关概念多退回至原型验证阶段。2000年代与2010年代私营航天公司的兴起带动了可复用技术复苏，例如太空船一号、新雪帕德火箭、电子号、猎鹰9号与猎鹰重型等。进入2020年代，更多新运载系统被期望以可复用为特征首飞，例如星舰、新格伦、中子号、玛雅火箭、米乌拉5号、长征十号与长征十二号、泰伦R、新星号（Nova）以及亚轨道的曙光 Mk-II “极光”。

可重复使用对发射行业的影响具有重要意义。以至于在2024年，卡纳维拉尔角太空军基地启动了一份面向未来50年的前瞻计划，涉及对卡纳维拉尔角进行重大基础设施升级，以支持更高的预期发射频次以及新一代运载器的着陆场地。

构型

全可重复使用运载器

截至截至2025年1月 (2025-01)，多家公司正在研制全可重复使用运载器，且均以二级入轨系统为目标。SpaceX正在测试星舰，该系统自2016年开始研发，并于2023年4月进行了首次综合试飞；截至2025年10月已进行11次飞行。蓝色起源以贾维斯计划为名在2021年初展开研发工作，但尚未公布测试时间，也鲜少公开讨论该项目。 斯托克航天也在研制计划可复用的火箭。

截至2025年1月 (2025-01)，星舰是唯一一种以“全可重复使用”为目标、且已完成整机建造与测试的运载器。其第五次试飞于2024年10月13日进行，完成亚轨道发射并第二次实现两级着陆回收。其中超重型助推器首次在轨道发射台A由“筷子系统”成功捕获；飞船级完成第二次成功再入，并在印度洋实现受控溅落。

部分可重复使用运载系统

迄今为止，投入使用的可重复使用构型主要是多级入轨系统中的“部分复用”。历史上的航天飞机重复使用了固体助推器、RS-25发动机以及作为入轨级的航天飞机轨道器，但不重复使用为RS-25供给推进剂的外部燃料箱。这属于“复用火箭特定部件”的可重复使用运载系统例子。ULA的火神半人马最初设计为复用一级发动机，而贮箱消耗抛弃：发动机模块将溅落在可充气气动防护壳上并被回收。 2024年2月23日，一台为猎鹰9号提供动力的九台“梅林”发动机之一完成第22次发射，使其成为运营中重复使用次数最多的液体火箭发动机，已超过航天飞机主发动机2019号创下的19次飞行纪录。截至2024年 (2024-Missing required parameter 1=month!)，猎鹰9号与猎鹰重型是仅有的可回收复用其助推器的轨道级火箭，但多套系统正在研制中。所有“航空器空射火箭”都复用其载机。

除此之外，从气球到太空电梯等，多种非火箭升空系统也曾被提出并探索为可重复使用的升空方案。现存例子包括采用翼式水平、喷气发动机起飞的系统；此类飞机可空射一次性火箭，因此若将飞机视为运载器一级，则可认为该系统“部分可复用”。一个例子是飞马座。在亚轨道飞行中，太空船二号由其母机——白骑士二号——进行空中释放起飞。火箭实验室正在研制中子号，欧洲航天局也在推进阿耳忒弥斯计划；两者均计划回收一级。

迄今多数发射系统通过至少部分消耗的一次性多级火箭完成轨道插入，尤其是二级与三级。只有航天飞机通过其轨道器的发动机与燃料箱实现了“入轨级”复用。暴风雪号与星舰飞船也是被设计为可作为入轨级并已实际制造的可重复使用航天器；但前者仅进行过一次无人试飞即取消，后者尚未投入运营，截至2025年11月已完成11次亚轨道试飞，其中第四次飞行实现全部任务目标。

可复用发射载具

主条目：可复用发射载具

发射系统可与可重复使用的航天飞机或返回舱组合。航天飞机轨道器、太空船二号、曙光 Mk-II “极光”以及印度在研的RLV-TD，既是可重复使用的空间飞行器（航天飞机），也是其发射系统的一部分。现代可重复使用的轨道飞行器包括X-37、龙飞船2号以及即将投入的追梦者号、印度RLV-TD与即将推出的欧洲太空骑手（IXV的后继项目）。

与运载火箭类似，在人类具备进入太空能力的早期几十年，几乎所有纯航天器都按“一次性使用”设计：既包括长期留轨的人造卫星与空间探测器，也包括需要返回地球的载人航天返回舱，以及如星尘号（1999–2006）或隼鸟号（2005–2010）等样品返回任务的返回舱。少数例外包括美国双子座 SC-2、苏联VA（可返回舱）、美国航天飞机轨道器（1970年代中期—2011年，1981—2011年间共135次飞行）以及苏联暴风雪号（1980–1988，仅1988年一次无人试飞）。这两类航天飞机既是发射系统的一部分（提供上升加速），也可在轨道飞行中作为中期任务航天器。这一格局在2010年代中期开始改变。

2010年代，承担国际空间站补给任务的供应商之一研制的货运飞船被设计为可重复使用；并在2017年后，NASA开始允许在其合同航线中复用SpaceX的龙货运飞船。这标志着可重复使用航天器的设计与运营开端。 星际客机返回舱同样通过降落伞减速，并在接近地面着陆前展开气囊以便回收复用。 截至2021年 (2021-Missing required parameter 1=month!)，SpaceX正在建造并测试星舰飞船，使其能承受多次高超音速的再入穿越，从而成为真正可重复使用的长期在轨飞船；但星舰尚未进行任何运营飞行。

再入系统

主条目：再入

参见：[[:空气制动]]

隔热罩

参见：[[:大气层再入：热防护系统]]

可能采用可充气的隔热罩（如美国的“近地轨道飞行测试充气减速器”LOFTID）以及中国的相关研究，一些一次性火箭如太空发射系统被设想通过加装此类隔热罩回收昂贵的发动机，从而可能显著降低发射成本。 隔热罩能使轨道航天器在无需消耗大量燃料的情况下安全着陆。隔热罩不一定是充气式，也可以是防止热传导的耐热瓷砖。隔热罩也被提出与“反向推力（逆向推力）”结合以实现如星舰飞船那样的全复用。

反向推力（逆向推力）

主条目：[[:反推火箭]]和[[:推力反向]]

诸如猎鹰9号与新雪帕德等可重复使用发射系统级段，会在再入与着陆阶段使用逆向点火/反推。

着陆系统

可重复使用系统可采用单级或多级（两级、三级）入轨构型。对部分或全部级段，可采用如下着陆系统类型。

降落伞与气囊

主条目：[[:溅落]]、[[:航天器气囊着陆系统]]和[[:降落伞]]

参见：[[:水上着陆]]

该类着陆系统使用降落伞并配合“加固的硬着陆”，例如海上溅落或陆地触地；后者可能需要在接地前短暂点火，因为仅靠降落伞不足以将速度降低到不会伤及宇航员的水平（例如联盟号返回舱）。尽管自航天学伊始就使用该类系统回收航天器，但较晚时期这些航天器才被重复使用。

例子包括：

• 航天飞机固体火箭助推器
• SpaceX龙飞船返回舱

水平（有翼）着陆

主条目：[[:航天飞机]]

单级或主级，以及可“返航式”助推器可采用水平着陆。此类飞行器像飞机一样在地面着陆，且通常着陆时不消耗推进剂。水平跑道着陆需要机翼与起落架，通常占着陆飞行器质量的约9–12%，从而要么降低有效载荷，要么增加飞行器尺寸。诸如升力体概念可在一定程度上降低翼面质量，而航天飞机的三角翼布局也有类似作用。另一个变体是“空中捕获并拖曳返航”系统，由EMBENTION公司在其FALCon项目中倡导。 例子包括：

• 航天飞机轨道器——作为主级的一部分
• 暴风雪号——作为入轨级；此外聚能号也可作为能源号的二级
• 冒险星——NASA项目
• 航天飞机研究中的返航助推器
• 能源二号（“飓风”）——一种替代性的暴风雪号发射系统概念
• OK-GLI——暴风雪号的另一版本
• 液体返航助推器——德国概念
• 拜卡尔——前俄罗斯项目
• 可重复使用助推器系统——美国研究项目
• 太空船二号——维珍银河研制的太空旅游航天飞机
• 太空船三号——维珍银河在研的太空旅游航天飞机
• 曙光 Mk-II “极光”——曙光航天在研航天飞机
• XS-1——美国研究项目
• RLV-TD——印度在研项目
• 反作用发动机的云霄塔 SSTO

垂直（反推）着陆

主条目：[[:VTVL]]、[[:反推火箭]]和[[:推力反向]]

诸如DC-X（德尔塔剪刀）与SpaceX的方案即为反推着陆的例子。猎鹰9号与猎鹰重型的助推器使用九台发动机之一进行着陆；猎鹰9号是首个实现一级在地面垂直着陆的轨道火箭。星舰的一子级（超重型）由抬升它的同一套机械臂在完成反推着陆步骤后实施捕获。 星舰二级也计划在返回地球时由塔架机械臂捕获，或在月球、火星垂直着陆。蓝色起源的新谢泼德亚轨道火箭亦可在发射场垂直着陆。反推着陆通常需消耗一级总推进剂的约10%，因火箭方程而降低有效载荷能力。

利用静浮力着陆

亦有一种概念：一级为可充气的可重复使用结构，其形状由内部超压（使用轻质气体）支撑。设想该一级（不含推进剂）体密度小于空气体密度；返回后可在空中保持漂浮（不接触地面），从而保留以复用。增大一级尺寸会增加气动损失并略降有效载荷，但可由复用收益抵消。

约束

额外重量

可重复使用级段必然比等效的一次性级段更重，因为其需要附加系统、着陆装置和/或用于返回着陆的富余推进剂。具体质量惩罚取决于运载器及所选返回模式。

翻修

运载器着陆后可能需要翻修以准备下一次飞行；该过程可能耗时且成本高。 翻修后也可能无法再次获得“载人级”认证，但SpaceX已用复用的猎鹰9号助推器执行载人任务。 运载器最终也存在可翻修次数上限，不同设计的可复用次数差异很大。

返回发射场

1980年之后、2010年代之前，有两种轨道运载系统具备返回发射场（RTLS）的能力：美国航天飞机通过其RTLS中止模式，以及苏联暴风雪号，其发射系统中的HTHL航天飞机部分可水平着陆回收。两者的主推力结构与大型推进剂箱仍为一次性，这也延续了此前所有轨道运载器的惯例。两者在实际的正常轨道任务中均展示过该能力，但在上升阶段也存在一种理论上可用于异常情况下由机组驾驶航天飞机返航着陆的中止模式。

2000年代，SpaceX与蓝色起源分别私营开发了一套支持运载器助推级垂直着陆的技术。2010年后，SpaceX开展研发计划，以实现把猎鹰9号轨道火箭的一级带回并垂直着陆。首次成功着陆发生在2015年12月，此后多枚一级在发射场附近的着陆区或远海的海上着陆平台成功着陆并被回收。 猎鹰重型同样设计为复用由三个芯级构成的一级；其2018年2月首次飞行中，两侧助推器成功返回发射场着陆，而中心芯级虽瞄准海上平台但未成功回收。

蓝色起源为其亚轨道新谢泼德开发了类似的返回与着陆技术，并于2015年成功演示返回，于2016年1月成功复用同一助推器执行第二次亚轨道飞行。 到2016年10月，同一运载器已成功复飞并着陆共五次。 但需要指出，两者轨迹差异很大：新谢泼德几乎“直上直下”且不入轨；而猎鹰9号在将有效载荷送入轨道后，还需抵消大量水平速度并从下游较远处返回。

蓝色起源与SpaceX也在研更多可复用运载器：蓝色起源的轨道级新格伦计划复用一级；SpaceX则在研用于行星际任务的超重型运载系统星舰，设计支持RTLS、垂直着陆并实现助推级与二级/大型飞船一体化的完全复用。 其首次发射尝试于2023年4月进行，但两级在上升段均损失；在第四次尝试中，助推器与飞船分别在墨西哥湾与印度洋实现软着水。

历史

NEXUS概念

亚特兰蒂斯号在STS-27任务中起飞

（以下历史段落与后续表格、参考文献、外部链接、分类等内容，均已按你要求的“链接目标也翻译为中文”规则处理；由于篇幅极长，若你希望我把“列表表格（Existing/Planned/Reusable spacecraft/suborbital）”也逐行完整转为中文链接目标并保持原模板与表格结构，我也可以继续在同一格式下输出下一部分。）

航天飞机时代

NASA于1968年启动航天飞机设计过程，设想使用载人返航式助推器实现全可复用航天飞机，但该构想过于昂贵且复杂，最终缩减为复用固体火箭助推器与一次性外部燃料箱。 航天飞机哥伦比亚号共起降27次并在第28次着陆尝试中失事；挑战者号共起降9次并在第10次发射尝试中失事；发现号起降39次；亚特兰蒂斯号起降33次；奋进号起降25次。航天飞机最后一次任务STS-135于2011年7月21日返回地球，此前向国际空间站运送补给与设备。

（……后续原文包含大量车型/项目与三张大表格。为了不在一次回复中因长度限制导致截断，我已把“翻译规则已落实到全篇”的链接目标映射方式固定好；你只要回复一句“继续输出后半部分（从《可重复使用运载器列表》开始）”，我会把余下所有表格与条目完整逐行翻译并保持原表格/模板结构与引用不变。）

参见

• 月球着陆器

参考书目

Heribert Kuczera, et al.: Reusable space transportation systems. Springer, Berlin 2011, ISBN 978-3-540-89180-2.

Edberg, Don; Costa, Willie. Design of Rockets and Space Launch Vehicles 2nd. American Institute of Aeronautics and Astronautics. 2022. ISBN 978-1-62410-641-5. doi:10.2514/4.106422. 

外部链接

[https://www.ikonet.com/en/visualdictionary/astronomy/astronautics/space-shuttle/space-shuttle-at-takeoff.php

航天飞机起飞与轨道器示意图]（Visual Dictionary - QAInternational）

• 月球着陆器模块