一箭射向“大航天时代”｜解码商业航天

编者按：近年来，我国商业航天在国家政策、技术创新、市场需求、资本注入等多重因素驱动下，产业已初具规模，为加快发展新质生产力不断注入新动能。今年“商业航天”首次被写入政府工作报告，作为我国经济发展的新增长引擎，重要性进一步凸显。《中国电子报》开设“解码商业航天”专栏，洞悉产业链核心环节的增长逻辑，探寻我国商业航天高质量发展新路径。

“天龙三号”“朱雀二号”“引力一号”“谷神星一号”“力箭二号”“双曲线三号”……近日，记者在2024中关村论坛年会展示中心的商业航天板块看到，天兵科技、蓝箭航天、东方空间、星河动力、中科宇航、星际荣耀等多家中国商业火箭模型集体亮相，它们各个身怀绝技，让观众直呼“大开眼界”。

2024中关村论坛年会展示中心商业航天板块

“大航天时代”火箭公司应该像快递公司一样，“接单”后把卫星精准送到指定的目的地。近年来，我国商业火箭的发射次数和成功率显著提升。数据显示，2023年我国实施67次航天发射，其中有26次商业发射，发射成功率达96%。有专家估计，以业内经验性的“10倍理论”来看，当卫星发射量达到万颗级别，下游应用理论上可以轻松实现“万亿元级市场规模”。如何在技术有保障、价格够亲民的前提下，大规模、批量化完成运输任务，成了备受行业关注的问题。   

“大航天时代”即将到来

中国卫星网络集团有限公司正在部署“GW星座”计划，在2035年之前进行约1.29万颗卫星组网；上海G60产业基地提出布局1.2万颗卫星组成“G60星链”……一个卫星互联网大规模组网发射需求爆发的“大航天时代”即将到来。

赛迪智库无线电管理研究所空天信息研究室主任孙美玉对《中国电子报》记者表示，目前我国在火箭低成本回收及重复利用等方面还存在不足。东方空间联席CEO姚颂表示，以目前固体火箭的运载能力和发射频次，火箭已经不够用了。

发射频次提升、发射成本下探、单次运载能力翻倍……火箭运载能力提升迫在眉睫，民间力量被寄予厚望。“在2030年以前，各家公司只要能把运载能力足够大、可靠性足够高、价格足够便宜的火箭造出来，基本上就不会缺卫星互联网发射的订单。”姚颂说道。

目前，包括星际荣耀、中科宇航、蓝箭航天等在内的多家商业火箭公司均已开展可重复使用火箭的研发验证工作，致力于形成航班化发射运营能力。值得一提的是，相较于其他回收方式，垂直起落是用高精度控制技术来确保火箭子级以稳定的姿态，按照预定的轨迹飞回预定降落场，具有落点精度高但运载损失较大的特点，是当前整个行业重点发展的回收手段。

星际荣耀于去年11月成功完成了国内首次全尺寸一子级可重复使用火箭都垂直起降试验；日前，蓝箭航天朱雀三号可复用火箭垂直起降回收试验箭完成十公里级飞行改造和总装工作，顺利转入总测阶段，预计6月实施发射任务。

火箭重复利用的实现，液体燃料是绕不过去的技术选择。其中，由于“甲烷燃料”自身成本远低于航天煤油，更符合商业航天的逻辑，可以满足未来大规模进出空间、航班化运输需求，成为竞争最激烈的赛道。

此外，“拼火箭”上天也成为必然趋势。SpaceX的“猎鹰9”曾创造“一箭143星”的纪录。中国也在不断追赶，实现了“一箭41星”，刷新了我国“一箭多星”的最高纪录。

中科宇航力箭一号遥二运载火箭

“一箭多星”发射的关键之一，是如何把大小不同、形态各异的卫星“塞”进火箭。中科宇航技术总监、力箭二号副总师廉洁向《中国电子报》记者介绍，“一箭多星”需要解决不同大小、不同种类的卫星在整流罩内的布局问题，这就要求设计研发团队根据卫星的结构形式、任务需求做定制化服务。此外，卫星上天离开箭体后，如何多次分批地将卫星送到不同轨道，也是值得关注的关键点之一。设计团队要考虑卫星不同的解锁方式和分离能源所带来的运动偏差。

亟须联合攻关共性技术难题    

商业航天企业在研发、生产上有共性需求，行业也呼唤共享技术平台、制造平台、试验平台，提升研发效能。

记者近日从北京市经开区获悉，北京亦庄将打造“空天街区”，建设全国首个商业航天共性科研生产基地，筹建可重复使用火箭技术创新中心，旨在服务商业航天企业，协同各方力量攻克火箭重复使用等难题。

北京亦庄空天街区效果图

“共享制造工厂将帮助企业降低研发生产的成本，减轻企业负担，同时也提高设备利用效率。”北京经开区相关负责人介绍，“我们通过搭建产业协作平台，推动上下游企业紧密合作，形成完整、高效的产业链体系。同时，探索多元化资金筹措，为火箭企业提供稳定资金支持。”

可重复使用火箭是近年来全球商业航天领域的热词，也是世界航天产业发展和国际商业航天竞争的前沿方向。但不能回避的是，国内商业火箭仍面临着陆缓冲、液氧甲烷发动机、海上回收平台稳定性等多个技术难题。北京经开区相关负责人介绍，可重复使用火箭技术创新中心也将加强人才培育，强化培训交流，为火箭技术研发提供支撑，完善生态体系，推动商业航天发展。 

降本增效是商业火箭公司的共同追求。当前，绝大部分公司都将研发资源的重点投入到如“重复使用火箭”“一箭多星”等相同技术路线，业界出现了对同质化竞争的担忧。

对此，廉洁认为，现在攻关这些难题的公司反而是太少了。“毋庸置疑我们现在与美国SpaceX的技术还存在代差，这个时候更需要发挥行业的力量，合力开展关键技术研究验证。”廉洁说，“一枝独秀不是春，百花齐放春满园。就我们公司来说，一点都不担心有更多方介入。只有更多人去做这个事情，才能提供更多观点、更多视角，最终形成中国原创、中国特色的技术。”

鼓励创新也要接受失败

2023年4月，“人类最大运载火箭”——SpaceX的“星舰”超重型火箭进行了首次轨道飞行，但火箭成功点火升空几分钟后，在半空中爆炸，发射以失败告终。然而，爆炸瞬间，SpaceX公司却响起了一篇欢呼。“祝贺SpaceX团队！为几个月后的下一次测试发射吸取了很多东西。”发射失败后，SpaceX创始人埃隆·马斯克写下了这条推文。

“我国商业航天从原来追求100%成功发射率，转变为容忍少量失败，靠商业保险平衡经济成本，这样能更快发射更多卫星，也能显著增强企业的‘国际竞争力’。”航天宏图总经理廖通逵对记者表示。

对于商业火箭公司来说，逐梦航天的过程中坎坷与艰险在所难免。总结失败，分析失败，才是成事的关键。   

2019年7月，星际荣耀“双曲线一号”遥一火箭发射成功，这是我国民营航天首次成功入轨，但在2021年2月、2021年8月、2022年5月的三次发射全部失利。“每一次失利后，我们都从技术上、管理上寻找公司的风险和隐患并进行排除。也是因为这几次的失利，我们产品的可靠性、整个研制流程的规范性、研制队伍每一个人的质量意识都得到了长足的提升。”星际荣耀副总经理姜沂表示。

星际荣耀双曲线一号遥七运载火箭飞行瞬间

经过多年努力，如今星际荣耀已实现了火箭各系统各专业技术的自主研发。2023年11月，星际荣耀的“双曲线二号”验证火箭在酒泉卫星发射中心进行了垂直回收试验，这枚火箭采用了重复使用技术，代表着中国的商业航天拿到了可重复使用火箭的入场券。目前，他们正在进行“双曲线三号”中大型可重复使用液氧甲烷运载火箭的研发与制造，计划于2025年首飞。该火箭有望成为国内首枚实现“入轨＋回收”的可重复使用液体运载火箭。

在廉洁看来，很多工作要做在火箭发射之前，比如把火箭发射的方案做扎实，用充分的设计去保障整个火箭的安全性；地面试验要非常充分，验证所有设计的可靠性。“我们的‘力箭一号’火箭在研制过程中一共开展了151项、761次地面试验，在将近一年半的时间内，反复进行设计工作和试验工作。”他说道。   

“面对现在商业火箭公司出现发射失败的情况，还是要尽快形成批量发射服务能力，通过规模化实现盈利收入增长，平衡前期失败的成本。”廉洁说。