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商用火箭行業日漸成熟,星河動力的未來之路還有多遠?

編輯 | 虞爾湖

出品 | 潮起網「于見專欄」

自2014年前後,國家開始出台系列政策,“鼓勵”民營企業發展商業航天事業後,大陸商用火箭行業的發展,也如火如荼。不過,在很多人眼裡,“造火箭”是一項尖端技術、也是一個個浩大的工程。也正是因為商業火箭行業的認知度不高,其商業化之路也充滿了艱難險阻。

正如北京星河動力航天科技股份有限公司(以下簡稱“星河動力”)CEO劉百奇在接受「甲子光年」專訪,被問及造火箭“最難的事情”的時候坦言:“最難的是所有人都認為造火箭這件事很難。”

不過,星河動力卻并不畏懼困難。是以,星河動力也自2018年成立後,短短幾年時間内,就成為國内火箭發射次數最多、成功率最佳的民營火箭公司。

實際上,星河動力眼前遇到的困難,與行業整體遇到的挑戰别無二緻。業内人士遍認為,商業航天發展,目前仍處在初級階段,面臨低軌小衛星供給不足、商業運載火箭運力低、發射成本高等問題。而是以帶來的商業化問題,也是星河動力無法回避的挑戰。

因為小小一個螺孔,終結9連勝

作為商用火箭發射成功率方面的佼佼者,星河動力也有“馬失前蹄”的時候。據此前的媒體報道,9月21日,谷神星一号(遙十一)運載火箭,在大陸酒泉衛星發射中心點火升空。然而,這次火箭發射任務,則不幸失利。相關團隊也積極分析和排查發射異常的具體原因。

彼時,星河動力作為中國民營航天企業的“優秀代表”,也通過官方公衆号明确表态,将堅持敬畏航天技術的态度,全力查明故障原因,認真組織谷神星一号的修複工作,確定未來發射任務能夠持續成功。

商用火箭行業日漸成熟,星河動力的未來之路還有多遠?

圖源:星河動力公衆号

據此後的新聞報道内容顯示,本次火箭發射失利的原因,卻有些令人啼笑皆非。事後,星河動力航天官微消息顯示,2023年10月23日,星河動力航天公司組織召開了谷神星一号(遙十一)運載火箭飛行故障歸零評審會。

根據公布的失利原因,谷神星一号(遙十一)運載火箭飛行故障問題定位于一級發動機噴管擴張段燒蝕異常。在噴管擴張段元件螺釘孔加工過程中,由于操作不當導緻碳布層産生内部缺陷,造成擴張段燒蝕異常,進而導緻一級飛行姿态失穩。

總結下來,也就是說,因為一個小小螺孔的品質問題,導緻整個火箭發射任務失敗。

而對于該失利原因,星河動力也再次拿出了負責任的态度。明确表示:航天事業是一個高投入、高風險的事業,任何對品質的疏忽,都會帶來不可挽回的損失。星河動力未來也将以此為戒,嚴格把控每一個細節,確定發射任務萬無一失。

雖然星河動力言盡于此,但是這次失利,卻宣告其此前的火箭發射9連勝,至此終結。由此也不得不令人想起那個成語故事:千裡之堤,潰于蟻穴。

商業火箭發射雖殊途同歸,但技術之路很窄

條條大道通羅馬。同樣是發射商業火箭,但是從技術路線來看,卻有不同的選擇。随着大陸商業航天事業逐漸步入成熟期,這個賽道也不像當年那樣人迹罕至,而是玩家衆多。

隻是,在火箭發射的技術實作路徑上,不同玩家也有不同的選擇。

據了解,整體來看,火箭的技術路線按推進劑種類來劃分,可以分為液體燃料和固體燃料。不過從環境保護、制造技術、商業應用等方面來分析,卻各有優劣。

例如,液體燃料中的液氫比沖值最高、無毒、無污染,是非常理想的航天燃料,但由于密度低且氫分子極易逃逸,液氫火箭的貯箱和增壓輸送裝置工藝複雜、體積龐大、造價昂貴,難以商用;而肼類推進劑雖然狀态穩定,但作為有毒推進劑有着很強的時代背景,對商用并不友好。

是以,商業火箭也隻剩下以甲烷為代表的氣體燃料、以煤油為代表的液體燃料,和固體燃料。對比來看,甲烷推進劑代表了行業未來的發展趨勢,而煤油推進劑技術相對更為成熟。

固體火箭結構,則相對簡單。隻是,不容忽視的是,無論哪種技術路線與助推劑方案,都需要考慮現有資源的限制。

而且,在很多玩家同台競技之時,這類企業還需要考慮差異化優勢與行業競争格局。由此也導緻了,看起來并不擁擠的商業火箭賽道,可選擇的技術路線卻十分有限。

對于星河動力而言,其選擇的路線是小固體加煤油的方式,也就是先通過門檻相對更低的固體燃料切入市場,并逐漸實作在液體型号火箭方面的突破。很顯然,這也是一種相對求穩的政策。

正是在這種政策的推動下,星河動力也通過谷神星一号火箭這款旗艦産品,連續9次成功發射。

不過,不容忽視的是,雖然小型固體火箭發射成功率高,也為其塑造了安全可靠的平台形象。但是卻存在着盈利空間和發展空間都十分有限的先天不足。

據觀察,目前業内的共識是,固體燃料推進劑隻是商用航天企業入局的跳闆,液體燃料的技術路線,才是大勢所趨。

是以,包括星河動力在内的商用航天企業,都紛紛将液體火箭型号的計劃列入了日程。因為在業内人士看來,固體型号的産品,難以支撐商業火箭公司的業務以及未來發展的想象空間,以及在資本市場的估值。

商用火箭行業日漸成熟,星河動力的未來之路還有多遠?

圖源:新華社記者攝影(安徽星河動力整裝下線的“智神星一号”液體運載火箭)

是以,可以預見,未來星河動力的挑戰在于,其是否能在液體型号産品方面有所突破。據公開資料顯示,早在2018年底,星河動力就啟動了煤油火箭智神星一号的立項工作。

按照計劃,智神星一号火箭計劃于今年11月在海南國際商業航天發射中心執行其首次飛行任務,這也标志着星河動力在可回收火箭領域邁出了堅實的一步。

值得注意的是,智神星一号,是一款中大型可重複使用液體運載火箭。它采用液氧煤油作為動力源,具備高達50次的重複使用能力。

是以,屆時該火箭如果成功實作首飛,對星河動力未來的發展而言,也将具有裡程碑意義。

商業火箭行業危機并存,星河動力恐難獨善其身

很多人會誤以為,以固體燃料作為推進劑的火箭,研發起來更容易。而以液體燃料為推進的火箭,因為更有前景,門檻更高、研發更難。其實,這是一種誤區,這種說法,也不準确。

因為目前來看,固體火箭的研制周期短,是因為固體火箭動力系統天然的具有軍用屬性,相當部分工作隻能由特定資質企業從事。

而這種燃料,因為更易于獲得,是以采用的是周期更短,依賴外部采購的“內建研制”模式。而液體火箭,企業普遍會自主研制發動機,是以導緻火箭研發的整體周期變長。

但是實際上,無論是哪種方式造火箭,都将面臨着各種各樣的挑戰。以兩種燃料都采用的星河動力為例。

因固體發動機将是其長期獨家的戰略資源,目前其是商業航天固體火箭發動機的唯一配套方,長期不會發生變化,地位穩固。而這種資源十分稀缺,也意味着會限制商業火箭公司的發展空間。

商用火箭行業日漸成熟,星河動力的未來之路還有多遠?

谷神星一号固體火箭 | 來源:星河動力

而液體火箭發動機雖然已經進入商業化階段,但是依然存在着一些不确定性。例如,在天龍二号運載火箭上應用的YF-102液氧煤油發動機,已經助力該火箭成功首飛。

但是,該發動機面臨的主要問題是自我的知識産權保護,如何防止該産品被濫用複刻,也為其未來的商業化帶來挑戰。同樣的道理,當星河動力的液體型号産品研發成功後,勢必也會面臨類似的行業挑戰。

除此以外,随着商業航天領域進入高速成長期,行業内卷也會加劇。例如,一些企業可能會跟風模仿美國SpaceX等企業的發展路徑,大搞拿來主義,但是不一定符合大陸實際的市場環境。也有一些企業可能貿然入局,但是卻如當年的新能源汽車賽道,入局者衆,成功者寡。

是以,已經走在前面的星河動力,或許仍需穩中求進。在確定商業火箭發射成功率的同時,加快其研發速度、縮短其産品研發周期,才能更加具有市場競争力。

回過頭來看,雖然液體型号的火箭研發勢在必行,但是在YF-102助力實作了火箭首飛後,星河動力卻已經是這個領域的追随者了。而在行業普遍遇到的商業火箭研發周期長、投入成本高、商業化空間尚不明朗等問題上,星河動力依然有很長的路要走。

結語

據媒體報道,星河動力早年就開始研發“太空專車”“太空高鐵”。而在星河動力創始人兼首席執行官劉百奇看來,公司的中大型重複使用液體運載火箭——智神星一号與輕小型固體運載火箭——谷神星一号,分别就是一輛“太空高鐵”和“太空專車”,而星河動力就是一家太空運輸公司。

是以,星河動力的商業模式也非常直接,按照劉百奇的說法,就是用火箭把客戶的衛星、飛船等航天器送入預定軌道,收取運輸服務費。甚至可以說,星河動力讓人們有朝一日到太空旅遊變成了可能。

實際上,在國際上,随着SpaceX、維珍銀河、藍色起源等企業的崛起,太空旅遊已邁向常态化營運。據公開資訊,目前全球已有數十人通過商業行為進入太空。

但是,除了宇航員,普通人也能有機會遨遊太空的理想,固然很“豐滿”,但是真正要實作批量化、規模化營運,顯然仍是道阻且艱。

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