兴业证券发布商业航天火箭行业深度报告，指出火箭可回收技术是降低发射成本的核心突破口。SpaceX猎鹰9号采用垂直回收方案，一级火箭和整流罩可实现复用，全新火箭成本5000万美元，复用9次后单位载荷成本从2867美元/kg降至1063美元/kg（降幅63%）。伞降回收、带翼飞回、垂直回收三种方案中，垂直回收商业价值最高，已成为全球商业火箭降本的主流技术路线。
火箭成本结构解析——硬件成本占比极高，可回收是降本核心
运载火箭发射成本中，火箭成本占比最高约53%，发射测控成本约24%、保险费用约14%。在火箭成本内部，硬件成本占据绝对主导。以Atlas V-401型火箭为例，一级火箭中发动机占51.4%、箭体结构占23.6%，推进剂仅占0.70%；二级火箭中箭体结构29.5%、电气设备27.1%、发动机28.6%，推进剂仅占0.20%。
硬件成本在火箭中占比极高的特征决定了可回收复用的降本潜力巨大。如果火箭可多次重复使用，硬件成本可通过分摊显著降低。猎鹰9号全新火箭成本5000万美元，其中一级火箭3000万美元（60%）、二级火箭1000万美元（20%）、整流罩500万美元（10%）。一级火箭和整流罩是最值得回收的价值核心。
猎鹰9号全新与复用火箭成本构成对比| 成本项目 | 全新火箭（万美元） | 占比 | 复用火箭（万美元） | 占比 |
|---|
| 一级火箭 | 3000 | 60% | — | — |
| 二级火箭 | 1000 | 20% | 1000 | 66.6% |
| 整流罩 | 500 | 10% | — | — |
| 推进剂 | 40 | 0.8% | 40 | 2.6% |
| 发射测控/翻修 | 460 | 9.2% | 460 | 30.6% |
| 合计 | 5000 | 100% | 1500 | 100% |
三种回收方式对比——垂直回收商业价值最高，海上回收运力损失最小
火箭回收方式发展至今主要包括伞降回收、带翼飞回和垂直返回三种：
伞降回收技术成熟，运载能力损失小（约10%），但对着陆地形要求高、控制着陆点难度大，火箭非正常落地后可能导致发动机报废，难以满足高频率回收要求。美国ULA火神火箭采用此方案，一级动力舱段依靠降落伞减速后由直升机空中回收，可降低一级推进系统成本90%。
带翼飞回需要为火箭增加机翼、起落架等结构，运载能力损失约40%，对气动外形设计、高速再入控制、热防护系统要求极高，目前仍停留在概念设计阶段。俄罗斯安加拉-贝加尔号是典型代表，贝加尔号可重复使用100次，但技术上尚不成熟。
垂直回收通过重启一级火箭发动机，减速并调整至指定地点降落，具有火箭结构改动小、落地精确度高、可回收核心部件等优势。但需预留推进剂来重启发动机，运载能力损失约30-50%。SpaceX猎鹰9号采用此方案，已实现87%的回收成功率。
猎鹰9号复用的经济性——复用9次单位成本下降63%，利润率可达60%
猎鹰9号LEO轨道理论载荷为22.8吨，采用重复回收方式的最大实际载荷为17.4吨，运载能力损耗约23.68%。单次发射的实际载荷直接影响单位成本的计算。
以17.4吨作为单次发射实际载荷测算：发射1次不回收，单位载荷成本约2867美元/kg；发射2次（复用1次），总成本6500万美元，载荷合计34.8吨，单位成本1867.82美元/kg，较不回收下降34.8%；发射10次（复用9次），总成本1.85亿美元，载荷合计174吨，单位成本1063.22美元/kg，较复用1次下降43.08%，较不回收下降62.9%。
猎鹰9号每千克载荷发射报价为2684美元。若以1063.22美元作为每千克载荷制造成本，则发射10次的猎鹰9号单次利润率可达60.39%。随着火箭二级可回收技术不断成熟，单次发射成本或将进一步下降。
垂直回收技术——陆地回收vs海上回收的权衡
垂直回收分为陆地回收和海上回收两种。陆地回收（原场回收）需要火箭在返回过程中进行大范围横向机动，推进剂消耗大，运载能力损失约53.5%；海上回收可根据发射弹道、入轨高度、飞行轨迹等情况调整着陆点，一子级无需大范围横向机动，运载能力损失约27.5%。海上回收的运力损失仅为陆地回收的一半左右。
海上回收还具有安全控制优势。海上平台周边空旷，减少了运载火箭损失的风险，更适合商业发射的频率要求。SpaceX2015年12月首次实现陆地回收后，于2016年4月转向海上回收并取得成功，此后海上回收成为猎鹰9号的主要回收方式。从经济和效率角度，海上回收更适合商业火箭发射需求，在未来的商业火箭发射领域拥有广阔应用前景。
