可重复使用的运载火箭为商业航天业带来了福音。通过回收和翻新火箭的第一级，发射提供商大大降低了将有效载荷甚至机组人员发送到太空的成本。除了第一级助推器之外，人们还在努力使火箭从第二级到有效载荷整流罩完全可重复使用。目前有多种助推器回收策略，包括使用直升机和网进行空中回收。尽管如此，最受欢迎的方法是助推器利用自身动力返回着陆场(助推返回和着陆机动)。

可重复使用的火箭可以用翅膀飞回发射场

这种策略需要额外的火箭推进剂才能使助推器再次着陆，这是以牺牲有效载荷质量和上升任务的性能为代价的。作为替代方案，国家航空航天研究办公室(ONERA)的研究人员提出了两种新型策略，允许助推器返回发射场。这些被称为“滑翔返回”和“飞回”架构，这两种架构都涉及带有升力表面(鳍和机翼)的助推器，执行垂直起飞和水平着陆(VTVL)机动。

该研究由ONERA信息处理和系统部门(DTIS)多学科方法和综合概念部门的高级研究科学家MathieuBalesdent领导。在国家空间研究中心(CNES)发射器理事会的协助下，来自ONERA材料与结构系(DMAS)、空气动力学、气动弹性、声学系(DAAA)和DTIS的研究人员加入了他的团队。描述他们提议的论文发表在《宇航学报》杂志上。

Balesdent和他的同事在论文中描述了如何通过将空间和航空技术融入助推器的多学科设计优化技术来节省额外的推进剂并用于返回发射场(RTLS)任务。其中包括升力面(尾翼、机翼等)、吸气式推进装置(涡轮喷气发动机)和其他经过飞行验证的方法。首先，他们确定了两种依赖于部分或全部这些技术的架构，称为“滑翔返回”和“飞返”。

第一种配置结合了太空和航空技术来回收第一级。这些包括空气动力学机头、升力面、齿轮和相应的动力航空电子设备，添加到初始级配置中。在执行垂直起飞和上升后，第二级被抛弃，而第一级重新点燃部分发动机以进行动力着陆(类似于SpaceX的猎鹰9号和重型火箭)。然后，飞行器执行气动再入并滑翔回着陆点，并水平着陆。

第二种架构完全避免使用火箭推进剂，并将以前的航空元件与多个涡轮喷气发动机及其推进系统结合起来，用于RTLS任务。与第二级分离后，第一级进行弹道大迎角再入大气层。然后，安装在机头的涡轮喷气发动机被点燃，进行巡航飞行并使飞行器水平着陆。巴莱斯登特和他的同事还描述了一种“可重复使用套件”，其中包含使第一级助推器适应两种飞行配置所需的组件。

他们表示，“这些套件由升力面、机头(包括用于飞返配置的吸气推进系统)和附加子系统(例如起落架)组成，可以安装在运载火箭的主核心上，用于执行多次可重复使用的任务，然后如果当前一级用于最后一次消耗性任务，则将其拆除并安装在另一个第一级上。”

这些套件可以多次使用，并使第一级助推器能够适应“滑翔返回”和“飞回”机动，使商业发射提供商能够回收其火箭或节省额外的推进剂。其好处包括扩大回收操作的范围、发射更重有效载荷的能力以及(最重要的是)更具成本效益的发射服务。这符合商业航天工业(又名NewSpace)的主要目标，即降低发射成本，实现更广泛的太空访问和“近地轨道(LEO)的商业化”。

这项研究是法国航天局、国家空间研究中心(CNES)和法国航空航天实验室(国家航空航天研究办公室(ONERA))在可重复使用运载火箭(RLV)方面的合作。