民营火箭“破茧”时
原标题 ：民营火箭“破茧”时 今年4月 ，破茧SpaceX公司的民营超重型运载火箭“星舰”进行了首次试飞 ，但火箭在飞行4分钟后解体 。火箭而在6月中旬，破茧SpaceX公司的民营首席执行官埃隆·马斯克宣布 ，计划于6到8周内 ，火箭进行星舰的破茧第二次试飞。星舰发射虽未成功，民营但将商业航天拉进大众视野 ，火箭有不少人在讨论 ，破茧谁会成为中国的民营SpaceX ？ 在商业航天领域中 ，火箭运载作为重要环节被寄托了更多期待。火箭2014年 ，破茧国务院发布指导意见，民营鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设 ，火箭民营企业正式涉足火箭研制与发射 ，近10年来更是异军突起。对于不少民营火箭企业来说 ，长三角地区凭借政策优势和完善的产业链成为企业生产基地落地的首选 。天兵科技的液体运载火箭及发动机智能生产基地落户江苏省张家港市 ，预计今年下半年竣工 。星河动力航天在安徽池州设立公司 ，重点投资建设智神星一号重复使用液体运载火箭及发动机产业化基地项目 ，包括牛头山动力试车中心和液体火箭及发动机的产业化生产基地，在江苏省太仓市的基地也在建设中 。蓝箭航天在浙江湖州设立了智能制造基地，在嘉兴设立了火箭制造基地，二期厂房也刚刚交付 。 群雄逐鹿 在5月末的中关村论坛展览科博会上 ，民营火箭企业天兵科技的天龙系列液体运载火箭模型 、天火系列发动机模型矗立在展台上 ，来参观的人不少 。 天兵科技今年备受关注 。4月初 ，天龙二号（遥一）运载火箭成功首飞，成为我国商业航天首款成功入轨的液体运载火箭 。这是一款三级液体火箭 ，采用液氧和煤基航天煤油推进剂 ，火箭直径3.35米 ，长32.8米 ，起飞质量153吨 ，起飞推力193吨，500公里高度太阳同步轨道运载能力为1.5吨 ，近地轨道运力为2吨 ，改进后可达4吨 。在天龙二号发射成功之前 ，国内虽然也有民营运载火箭发射成功的先例 ，但都是以固体燃料作为助推剂。相较之下 ，液体燃料有着成本更低廉的优势 。 国内民营火箭企业中的元老之一蓝箭航天 ，本来也有机会来争一争这个“第一名” 。在全球大部分液体商业运载火箭使用液氧—煤油作为助推剂的当下 ，蓝箭一直致力于研发液氧—甲烷发动机 。相比煤油 ，甲烷有着更清洁、性能更好的优势 ，而且价格也更低廉 。SpaceX的“星舰”使用的也是这一种液体发动机 。但是，液氧—甲烷发动机的技术突破一直是全球性的难题 。去年12月 ，蓝箭航天的朱雀二号（遥一）运载火箭首飞失利 ，不然 ，它将成为全球首枚入轨的液氧—甲烷火箭。蓝箭的朱雀二号（遥二）火箭已于今年5月12日抵达酒泉卫星发射中心，7月即将发射 。朱雀二号（遥三）火箭在6月启动总装 ，用第一批3支火箭验证液氧-甲烷发动机的可行性 ，商业航天能否再向前走一步值得拭目以待 。 关于火箭助推剂使用固体还是液体燃料 ，液体燃料使用煤油还是甲烷 ，在行业内部 ，也伴随着不同技术路线发展的争论。作为星河动力航天的创始人 、CEO刘百奇却提出了不同观点 ，他认为如果抛开市场需求 ，单纯讨论哪种技术路线更好 ，很难得出正确答案 。液体燃料适合做大型火箭 ，固体燃料适合做轻小型火箭 ，这在行业内是普遍共识 。 刘百奇打了个比方 ，如今国内中大型的液体火箭更像是大巴车，单价低 ，但乘坐的人多，因此要么包车 ，要么拼车；固体火箭一般比较轻小 ，像出租车，虽然单价高 ，但是可以定制 。“打大星座要用大巴车 ，因为数量多 ，重量也大 。但像是做遥感卫星 、气象卫星这样20—40公斤小星座的企业在市面上也很多，如果都用大火箭打 ，他们包不了一艘火箭 ，就只能拼单 ，但拼单又要受到各家卫星轨道倾角 、夹角、高度和窗口期的限制 ，就好比一台大巴车运送十几个人回家 ，先送谁后送谁 ，最后一个人会不会很晚才能到家，反而不划算 。把众多卫星订单拼在一起是一个非常复杂的协调工作 。”刘百奇说 。因此 ，做不做轻小型的固体火箭 ，在他看来是每个企业发展思路和产品定位的不同 ，星河动力航天分析市场以后 ，认为轻小型的固体火箭仍然能够满足细分市场的要求，所以进行了商业化量产 。 作为一款小型固体商业运载火箭 ，星河动力航天研制的“谷神星一号”从2020年到现在已经发射了5次，全部成功 。今年1月，更是将搭载的科技壹号卫星、天启星座13星 、天目一号气象星座01/02星 、南通中学号卫星等5颗卫星顺利送入预定轨道 ，而且 ，这已经不是它第一次实现“一箭五星” 。刘百奇坦言，目前星河动力航天实现了固体火箭的商业化运营 ，可以为市场提供标准化的商业发射，液体火箭还在研制进程的竞争中，大部分企业仍无法实现自身的正向收入 。 当然 ，对于液体火箭的研制也在同步进行 。今年5月 ，星河动力航天研制的“智神星一号”液体运载火箭已经总装下线，将于明年首飞 。 在天龙二号首飞成功以后 ，天兵科技下一型谱火箭——天龙三号正在研制中 。天兵科技火箭研发中心总经理、天龙三号的总设计师刘兴隆介绍 ，天龙三号是一款大型液体运载火箭 ，将对标SpaceX猎鹰九号火箭，直径3.8米 ，起飞质量590吨 ，太阳同步轨道运力超15吨 。“我们预计明年5月可以做这款火箭的试飞 ，未来会用它执行大量商业卫星组网发射 。” 降本增效 想要赚到钱，降本增效是一条必由之路 。 刘百奇告诉记者 ，对于火箭企业来说 ，降低成本一般有三个路径 ，分别是技术创新、规模化生产和火箭重复使用 。 “研制运载火箭是个系统工程 ，技术创新主要是通过新技术 、新材料、新工艺的应用来降低火箭本身的成本 。成本都是设计出来的 。”刘百奇解释道 。拿“谷神星一号”的四级轨控发动机为例 ，传统采用铌钨合金材料 、旋压成型工艺、辐射冷却设计，生产周期长 ，制造成本高 ，产品也比较重 。而“谷神星一号”采用全钛合金材料 、3D打印工艺 、再生冷却设计 ，成本降低了80% ，重量减轻了50% ，生产周期也缩短了70% 。通过技术创新 ，显著地实现了降本增效 。 刘兴隆也很认可3D打印技术在商业火箭生产中起到的作用 。天龙二号所用发动机的部分零部件 ，以往需要不锈钢生产 、机器加工 ，需要焊接 ，还需要检测焊接缺陷 。现在 ，根据设计师提供的三维模型 ，3D打印公司可以直接打印 ，用时不到6小时 ，再进行抛光处理就能完成 。这都是技术创新带来的成果。 火箭重复回收利用是行业下一步的目标 。SpaceX的猎鹰九号复用火箭已经进行了上百次回收 ，失败十几次 。火箭回收一般有三种方法 ，分别是伞降回收、滑翔飞行水平降落和垂直回收 。但想要实现垂直回收，就需要精确制导控制系统 、发动机深度变推技术和着落缓冲装置 。“这几个技术目前来看不存在原理上的不可攻克 ，我认为是个时间的问题，要有工程实践的过程 ，不存在不可逾越的技术障碍 。”刘百奇表示 。根据星河动力航天的规划，在2025年到2026年间有望实现 。当火箭能够实现回收 ，重复使用次数增加 ，飞行寿命增长 ，必然带来火箭发射成本的大幅下降 。 天兵科技的天龙三号火箭也已经在回收上提前做足准备 。“虽然明年的首飞火箭是不回收的，但是在设计上我们已经完全按照回收的标准来做。比如解锁装置就可以重复使用。”刘兴隆说 。 一旦实现了技术创新 、火箭重复使用 ，降本增效的最后一步就是规模化生产 。 未来可期 即便火箭企业做足了批量化生产的准备，能否接到足够多的订单并交付仍是一个挑战 。 “火箭企业业务的商业模式 ，本质上是我们自主研发商业运载火箭，然后把火箭作为一个交通运输工具 ，把客户的卫星 、飞船等航天器送入预定的轨道 ，进入太空 ，我们收取发射服务费。因此 ，火箭企业本质上是航天运输企业，提供运输服务 ，近期最主要的市场就是低轨卫星互联网的发射 。”刘百奇说 。 2020年 ，国家发改委首次将卫星互联网列为“新基建”范畴中的信息基础设施 。未来5到10年，也许我国有上万颗卫星发射的需求 。除了来自国家卫星互联网的订单 ，不少商业卫星发射公司也是火箭企业的主要客户 ，卫星涉及气象 、遥感和导航等领域 ，“可能一些卫星公司会受资金 、技术方面的因素影响没有走下去，但还会有新的星座不断涌现 ，所以市场其实比我们想象的更宽广。”刘百奇对此很有信心 。 天兵科技和蓝箭航天也透露 ，已经接受了一部分订单 ，在火箭连续多发验证可靠性后将正式进入履约阶段 。 蓝箭航天预计 ，一旦今年朱雀二号火箭试飞成功 ，将在明年面向市场做小批量交付 ，实现3—4次发射，连续三年发射量翻番 。对于星河动力航天的固体火箭“智神星一号”而言，计划今年有8—10次发射 ，未来能够实现每年四十余次的高密度发射 。 当然 ，这些都是后话 ，在订单履约之前 ，火箭的试飞成功率就显得格外重要 。试飞失利带给民营企业的影响的确会很大 ，一方面是投资人的信心 ，另一方面是内部人员的信心 ，都要做足够程度的重建 。也出现过发射失败后企业沉寂一阵子的先例 。 “航天产品背后的研制生产体系庞大精密 ，发射时的短短几分钟凝聚着团队数年攻坚克难苦心钻研的心血 ，失之毫厘 ，谬以千里 ，一万减一等于零 ，所以可靠性指标自然要越高越好。”刘兴隆说。明年天龙三号即将发射，他直言“压力很大” 。“干这行看来得需要一个强大的心理素质 。”记者忍不住感慨。刘兴隆倒是摇摇头 ，“干这行不凭心理素质了” 。“那凭什么 ？”“凭实力。”他笑了 ，语气肯定。 国内的商业航天发展还处于起步阶段 。“在商业航天这一块 ，我们发展的时间还非常短 ，整个生态 、整个行业怎么发展 ，还是在一个摸索过程中 。”刘百奇说 ，“航天本身是个高风险的产业 ，未来肯定也会遇到很多的困难和曲折 ，不会是一马平川 ，但给一些时间，多一些宽容，我相信中国的商业航天产业一定会发展起来 。” 文/刘畅 编辑/倪家宁返回搜狐 ，查看更多 责任编辑 ：