您的位置:首页 >会展 >

陈蓝:商业火箭头部公司已然浮现,谁会成为中国的SpaceX?

2023-08-15 16:22:38 来源:观察者网

【文/观察者网专栏作者 陈蓝】

今年是中国商业火箭取得突破性进展的一年。天兵科技天龙二号成为国内民营液氧煤油入轨第一箭,蓝箭航天朱雀二号成为世界上甲烷入轨第一箭,极大地提振了民营航天的信心。中国商业航天进入了以液体火箭为主角的下半场。


(资料图)

另一方面,固体火箭的步伐也没有停止。星际荣耀复飞成功,星河动力七战七捷,中科宇航一箭26星,东方空间正在紧锣密鼓地准备世界上最大固体火箭的轨道发射。这一盛况甚至让仅有SpaceX一枝独秀的美国商业航天也相形见绌。

朱雀二号遥二运载火箭发射圆满成功,系全球首枚成功入轨液氧甲烷火箭

然而,中国的商业航天仍然比较年轻。多年来,各种轻视、怀疑和争议从来没有中断过,人们对商业航天的认知也常常存在混乱甚至冲突,至今仍有很多人不看好商业航天。商业航天是一个充满理想主义和英雄主义的行业,是一个波澜壮阔、坡长雪厚的行业,更是一个不经深入必然雾里看花的行业。它不仅需要星辰大海的情怀,也需要脚踏实地的科学精神和商业价值判断。

笔者从Space X成立不久就开始关注美国商业航天,也第一时间跟踪国内商业航天企业的发展,一直在尝试从内在规律和底层逻辑去认知商业航天(尤其是火箭)。这篇文章就是试图深入商业火箭的研制规律和价值核心,来帮助我们审视这样一个硬科技行业。

商业火箭的技术路线

火箭通常按照推进剂种类划分为液体和固体两类,其中液体燃料又包括甲烷、煤油、液氢和肼类推进剂等。液氢比冲值最高、无毒、无污染,是非常理想的航天燃料,但由于密度低且氢分子极易逃逸,液氢火箭的贮箱和增压输送装置工艺复杂、体积庞大、造价昂贵,难以商用;肼类推进剂虽然状态稳定,但毒性很大,对商用并不友好。

因此,商业火箭可选的推进剂路线只剩下甲烷、煤油和固体燃料。我国航天产业已经历几十年的发展,摆在中国商业火箭企业面前的现实情况是:

固体火箭:结构简单、门槛较低,既有航天体系已有成熟的技术积累和型号产品,如快舟、捷龙系列。由于固体火箭动力系统技术成熟,同时又不向民营开放,固体商业火箭公司必然会采用外采/外包模式。这个模式对团队和资金的规模要求相对较低,更能加快研制步伐。在资源保障充分的情况下,商业火箭企业能在2年时间内就研制出一款固体火箭。

煤油火箭:结构复杂,门槛较高,既有航天体系已有成熟的技术积累和型号产品。长五、长六、长七、长八都是液氧煤油火箭。如果基于自研发动机研制一款新型煤油火箭,那么对团队和资金的规模都很大,研制周期会很长,所需要的资源要远高于固体火箭。由于中国煤油火箭的积累较多,如果团队经验比较丰富,能一定程度上减少技术摸索的时间。

甲烷火箭:代表了行业发展趋势,不仅燃料价格最低,而且不存在发动机积碳问题,使得它天然适合复用,还能实现煤油难以企及的全流量分级燃烧循环,应该说对商用最理想。但它结构复杂,门槛最高,既有航天体系在甲烷火箭方面的积累很少。如果商业火箭公司选择甲烷火箭,必须独立自主研制发动机,会涉及较多新技术、新工艺的摸索问题。甲烷火箭研制周期很长,对团队和资源保障要求较高。

顺便说,一般人们都认为固体火箭的研制周期要比液体火箭短。事实上这种说法并不完全准确。决定火箭研制周期的主要因素并非火箭类型,而是核心系统(主要是动力系统)的研制方式:自研或外采/外包。全部自研的火箭周期必然会更长。而我国的国情决定了固体火箭的主要工作(尤其是风险最大的装药)只能由特定资质企业从事。商业火箭公司必然采用外采/外包方式,至少是部分外包,所以能缩短研制周期,但另一方面也增加了制约因素。

目前的行业共识是:固体代表当下(容易实现),液体才是未来,单靠固体型号难以去支撑一家火箭公司的业务和估值。所以,不管实际研制进度如何,中国所有的商业火箭公司都有明确的液体火箭型号计划。

对于商业火箭企业来说,先固后液无疑是资源约束下的现实选择,可以帮助企业前期走的更稳,但后续向液体型号转型时,必然会面临固液型号共存的资源消耗问题,或者由固向液转型的自我革命问题。而对于选择直接攻坚液体火箭的企业,则会在长期的研制过程中面临持续的资源保障压力。当然,这条路一旦坚持下来并跑通,也将构建起来足够高的竞争壁垒。

商业火箭头部公司已然浮现

如果从2014年翎客航天成立算起,中国民营商业火箭公司已经走过九个年头。到目前为止,已经有五家企业实现了入轨发射,还有一家(东方空间)将在年内首飞。这几家公司大概率将成为中国民营商业火箭的头部公司。有意思的是,他们似乎都有意无意地采取了“差异化竞争”的策略,做出了不尽相同的技术路线选择(以下按成立时间排序):

图自新财富杂志

蓝箭航天(技术路线:甲烷)

2015年6月成立,中国最早成立的民营运载火箭企业之一。蓝箭坚持自研发动机,2016年全面启动液氧甲烷发动机的研制,已建成湖州发动机生产制造基地、嘉兴全箭总装基地以及酒泉液氧甲烷专属发射基地。2023年7月,基于蓝箭航天自研发动机系统构建的朱雀二号遥二火箭成功发射,成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭,也是首枚民企自研动力系统中型液体火箭,一举奠定了蓝箭航天的行业地位。

朱雀二号的SSO运力1.5吨(后续改进型号提升至4吨),是目前已入轨的运载能力最大的民商火箭。蓝箭已经完成了发动机、总装基地以及发射场的全产业链布局,有着明确的商业运营计划,预计朱雀二号将是蓝箭航天未来几年的主力型号产品。

朱雀二号飞行成功后,蓝箭航天公开提到了后续的“可回收型号”,但未公布具体信息。考虑到朱雀二号的一级箭体直径和发动机布局,很难直接优化出一款可回收型号。后续可回收型号估计是一型大型运载火箭并大概率会沿用朱雀二号的80吨发动机,有较好的技术继承性和可靠性积累,有利于缩短复用型号的研制周期。

2023年7月12日,朱雀二号遥二发射成功(图源:互联网)

关键词: