一箭射向“大航天時代”｜解碼商業航天

編者按：近年來，大陸商業航天在國家政策、技術創新、市場需求、資本注入等多重因素驅動下，産業已初具規模，為加快發展新質生産力不斷注入新動能。今年“商業航天”首次被寫入政府工作報告，作為大陸經濟發展的新增長引擎，重要性進一步凸顯。《中國電子報》開設“解碼商業航天”專欄，洞悉産業鍊核心環節的增長邏輯，探尋大陸商業航天高品質發展新路徑。

“天龍三号”“朱雀二号”“引力一号”“谷神星一号”“力箭二号”“雙曲線三号”……近日，記者在2024中關村論壇年會展示中心的商業航天闆塊看到，天兵科技、藍箭航天、東方空間、星河動力、中科宇航、星際榮耀等多家中國商業火箭模型集體亮相，它們各個身懷絕技，讓觀衆直呼“大開眼界”。

2024中關村論壇年會展示中心商業航天闆塊

“大航天時代”火箭公司應該像快遞公司一樣，“接單”後把衛星精準送到指定的目的地。近年來，大陸商業火箭的發射次數和成功率顯著提升。資料顯示，2023年大陸實施67次航天發射，其中有26次商業發射，發射成功率達96%。有專家估計，以業内經驗性的“10倍理論”來看，當衛星發射量達到萬顆級别，下遊應用理論上可以輕松實作“萬億元級市場規模”。如何在技術有保障、價格夠親民的前提下，大規模、批量化完成運輸任務，成了備受行業關注的問題。

“大航天時代”即将到來

中國衛星網絡集團有限公司正在部署“GW星座”計劃，在2035年之前進行約1.29萬顆衛星組網；上海G60産業基地提出布局1.2萬顆衛星組成“G60星鍊”……一個衛星網際網路大規模組網發射需求爆發的“大航天時代”即将到來。

賽迪智庫無線電管理研究所空天資訊研究室主任孫美玉對《中國電子報》記者表示，目前大陸在火箭低成本回收及重複利用等方面還存在不足。東方空間聯席CEO姚頌表示，以目前固體火箭的運載能力和發射頻次，火箭已經不夠用了。

發射頻次提升、發射成本下探、單次運載能力翻倍……火箭運載能力提升迫在眉睫，民間力量被寄予厚望。“在2030年以前，各家公司隻要能把運載能力足夠大、可靠性足夠高、價格足夠便宜的火箭造出來，基本上就不會缺衛星網際網路發射的訂單。”姚頌說道。

目前，包括星際榮耀、中科宇航、藍箭航天等在内的多家商業火箭公司均已開展可重複使用火箭的研發驗證工作，緻力于形成航班化發射營運能力。值得一提的是，相較于其他回收方式，垂直起落是用高精度控制技術來確定火箭子級以穩定的姿态，按照預定的軌迹飛回預定降落場，具有落點精度高但運載損失較大的特點，是目前整個行業重點發展的回收手段。

星際榮耀于去年11月成功完成了國内首次全尺寸一子級可重複使用火箭都垂直起降試驗；日前，藍箭航天朱雀三号可複用火箭垂直起降回收試驗箭完成十公裡級飛行改造和總裝工作，順利轉入總測階段，預計6月實施發射任務。

火箭重複利用的實作，液體燃料是繞不過去的技術選擇。其中，由于“甲烷燃料”自身成本遠低于航天煤油，更符合商業航天的邏輯，可以滿足未來大規模進出空間、航班化運輸需求，成為競争最激烈的賽道。

此外，“拼火箭”上天也成為必然趨勢。SpaceX的“獵鷹9”曾創造“一箭143星”的紀錄。中國也在不斷追趕，實作了“一箭41星”，重新整理了大陸“一箭多星”的最高紀錄。

中科宇航力箭一号遙二運載火箭

“一箭多星”發射的關鍵之一，是如何把大小不同、形态各異的衛星“塞”進火箭。中科宇航技術總監、力箭二号副總師廉潔向《中國電子報》記者介紹，“一箭多星”需要解決不同大小、不同種類的衛星在整流罩内的布局問題，這就要求設計研發團隊根據衛星的結構形式、任務需求做定制化服務。此外，衛星上天離開箭體後，如何多次分批地将衛星送到不同軌道，也是值得關注的關鍵點之一。設計團隊要考慮衛星不同的解鎖方式和分離能源所帶來的運動偏差。

亟須聯合攻關共性技術難題

商業航天企業在研發、生産上有共性需求，行業也呼喚共享技術平台、制造平台、試驗平台，提升研發效能。

記者近日從北京市經開區獲悉，北京亦莊将打造“空天街區”，建設全國首個商業航天共性科研生産基地，籌建可重複使用火箭技術創新中心，旨在服務商業航天企業，協同各方力量攻克火箭重複使用等難題。

北京亦莊空天街區效果圖

“共享制造工廠将幫助企業降低研發生産的成本，減輕企業負擔，同時也提高裝置利用效率。”北京經開區相關負責人介紹，“我們通過搭建産業協作平台，推動上下遊企業緊密合作，形成完整、高效的産業鍊體系。同時，探索多元化資金籌措，為火箭企業提供穩定資金支援。”

可重複使用火箭是近年來全球商業航天領域的熱詞，也是世界航天産業發展和國際商業航天競争的前沿方向。但不能回避的是，國内商業火箭仍面臨着陸緩沖、液氧甲烷發動機、海上回收平台穩定性等多個技術難題。北京經開區相關負責人介紹，可重複使用火箭技術創新中心也将加強人才培育，強化教育訓練交流，為火箭技術研發提供支撐，完善生态體系，推動商業航天發展。

降本增效是商業火箭公司的共同追求。目前，絕大部分公司都将研發資源的重點投入到如“重複使用火箭”“一箭多星”等相同技術路線，業界出現了對同質化競争的擔憂。

對此，廉潔認為，現在攻關這些難題的公司反而是太少了。“毋庸置疑我們現在與美國SpaceX的技術還存在代差，這個時候更需要發揮行業的力量，合力開展關鍵技術研究驗證。”廉潔說，“一枝獨秀不是春，百花齊放春滿園。就我們公司來說，一點都不擔心有更多方介入。隻有更多人去做這個事情，才能提供更多觀點、更多視角，最終形成中國原創、中國特色的技術。”

鼓勵創新也要接受失敗

2023年4月，“人類最大運載火箭”——SpaceX的“星艦”超重型火箭進行了首次軌道飛行，但火箭成功點火升空幾分鐘後，在半空中爆炸，發射以失敗告終。然而，爆炸瞬間，SpaceX公司卻響起了一篇歡呼。“祝賀SpaceX團隊！為幾個月後的下一次測試發射吸取了很多東西。”發射失敗後，SpaceX創始人埃隆·馬斯克寫下了這條推文。

“大陸商業航天從原來追求100%成功發射率，轉變為容忍少量失敗，靠商業保險平衡經濟成本，這樣能更快發射更多衛星，也能顯著增強企業的‘國際競争力’。”航天宏圖總經理廖通逵對記者表示。

對于商業火箭公司來說，逐夢航天的過程中坎坷與艱險在所難免。總結失敗，分析失敗，才是成事的關鍵。

2019年7月，星際榮耀“雙曲線一号”遙一火箭發射成功，這是大陸民營航天首次成功入軌，但在2021年2月、2021年8月、2022年5月的三次發射全部失利。“每一次失利後，我們都從技術上、管理上尋找公司的風險和隐患并進行排除。也是因為這幾次的失利，我們産品的可靠性、整個研制流程的規範性、研制隊伍每一個人的品質意識都得到了長足的提升。”星際榮耀副總經理姜沂表示。

星際榮耀雙曲線一号遙七運載火箭飛行瞬間

經過多年努力，如今星際榮耀已實作了火箭各系統各專業技術的自主研發。2023年11月，星際榮耀的“雙曲線二号”驗證火箭在酒泉衛星發射中心進行了垂直回收試驗，這枚火箭采用了重複使用技術，代表着中國的商業航天拿到了可重複使用火箭的入場券。目前，他們正在進行“雙曲線三号”中大型可重複使用液氧甲烷運載火箭的研發與制造，計劃于2025年首飛。該火箭有望成為國内首枚實作“入軌＋回收”的可重複使用液體運載火箭。

在廉潔看來，很多工作要做在火箭發射之前，比如把火箭發射的方案做紮實，用充分的設計去保障整個火箭的安全性；地面試驗要非常充分，驗證所有設計的可靠性。“我們的‘力箭一号’火箭在研制過程中一共開展了151項、761次地面試驗，在将近一年半的時間内，反複進行設計工作和試驗工作。”他說道。

“面對現在商業火箭公司出現發射失敗的情況，還是要盡快形成批量發射服務能力，通過規模化實作盈利收入增長，平衡前期失敗的成本。”廉潔說。

作者丨齊旭 路轶晨（實習）編輯丨徐恒美編丨馬利亞監制丨連曉東