從“能否入軌”到“成本決勝” 中國商業(yè)航天進(jìn)入大運(yùn)力時(shí)代

    本報(bào)記者 李喬宇

    “我宣布，此次發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功！”3月30日晚間，這一播報(bào)聲從東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)的一間測控室中傳出。發(fā)射場觀禮區(qū)隨即爆發(fā)出陣陣歡呼。

    3月30日19時(shí)，中科宇航技術(shù)股份有限公司（以下簡稱“中科宇航”）自研的液體運(yùn)載火箭力箭二號(hào)遙一運(yùn)載火箭·國際紡都號(hào)（以下簡稱“力箭二號(hào)”）首飛成功，將輕舟初樣試飛船（新征程02衛(wèi)星）、新征程01衛(wèi)星和天視衛(wèi)星01星精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。

    對(duì)于中科宇航而言，這是歷史性時(shí)刻。力箭二號(hào)的首飛成功，標(biāo)志著力箭系列火箭在大運(yùn)力、低成本、高頻次發(fā)射方面取得突破。對(duì)于我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)而言，這意味著又一型國產(chǎn)液體運(yùn)載火箭成功發(fā)射入軌。力箭二號(hào)的技術(shù)路徑與此前成功發(fā)射入軌的其他國產(chǎn)可回收火箭有所不同，標(biāo)志著我國可重復(fù)使用運(yùn)載火箭的探索，已沿著多元技術(shù)路徑齊頭并進(jìn)。

    未來將嘗試集束式回收

    力箭二號(hào)是我國首款成功發(fā)射入軌的CBC（通用助推器核心）構(gòu)型運(yùn)載火箭。CBC指采用多個(gè)相同芯級(jí)模塊并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)力靈活擴(kuò)展的火箭設(shè)計(jì)方案。從力箭二號(hào)的設(shè)計(jì)方案來看，該運(yùn)載火箭的一級(jí)火箭由三個(gè)通用芯級(jí)模塊并聯(lián)而成，每個(gè)模塊均采用直徑3.35米的標(biāo)準(zhǔn)貯箱，各安裝3臺(tái)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)?；鸺l(fā)射時(shí)，一級(jí)共計(jì)9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作。

    CBC構(gòu)型讓力箭二號(hào)具有更加靈活可調(diào)整的運(yùn)載能力。目前，力箭二號(hào)通用芯級(jí)直徑3.35米，500公里太陽同步軌道運(yùn)載能力8噸，200公里近地軌道運(yùn)載能力12噸。未來，力箭二號(hào)可通過“積木式”組合再增加2個(gè)助推器，從而靈活調(diào)整運(yùn)載能力。全方位滿足國網(wǎng)星座、千帆星座等大規(guī)模低軌星座建設(shè)以及空間站低成本貨物運(yùn)輸需求。

    從回收方案來看，力箭二號(hào)將采用集束式回收，即多個(gè)通用芯級(jí)模塊在完成任務(wù)后不進(jìn)行分離，而是保持捆綁狀態(tài)作為一個(gè)整體返回地面并垂直著陸。

    “簡單來說，力箭二號(hào)探索的集束式回收，就是芯一級(jí)與助推器不分離，綁在一起上天，還要作為一個(gè)整體返回并垂直著陸。”有不愿具名的業(yè)內(nèi)人士告訴《證券日?qǐng)?bào)》記者，這對(duì)火箭企業(yè)飛行控制的能力提出了更高的要求，同時(shí)也意味著被回收的火箭整體質(zhì)量更大，運(yùn)力損失更少。

    力箭二號(hào)總指揮楊浩亮在接受《證券日?qǐng)?bào)》等媒體記者采訪時(shí)表示，中科宇航將通過力鴻系列飛行器先行驗(yàn)證回收技術(shù)，積累回收數(shù)據(jù)、降低研制風(fēng)險(xiǎn)，再將回收技術(shù)遷移至中大型運(yùn)載火箭上，采用通用芯級(jí)捆綁與集束式回收方案，實(shí)現(xiàn)入軌級(jí)大運(yùn)力火箭回收的目標(biāo)。

    “在全球范圍內(nèi)，僅有兩家公司實(shí)現(xiàn)了火箭可回收，但CBC構(gòu)型火箭集束式回收尚無成功先例。”上述業(yè)內(nèi)人士表示，力箭二號(hào)大膽探索全新回收路徑，充分彰顯我國商業(yè)航天敢闖敢試、勇于突破的創(chuàng)新銳氣。

    大運(yùn)力火箭密集首飛

    追求火箭重復(fù)使用技術(shù)的核心目標(biāo)在于降成本。

    楊浩亮表示，目前力箭二號(hào)運(yùn)載火箭不回收狀態(tài)下單次發(fā)射成本與SpaceX獵鷹九號(hào)運(yùn)載火箭回收狀態(tài)下單次發(fā)射成本相當(dāng)，后續(xù)實(shí)現(xiàn)回收后成本還有望下降至SpaceX的一半。

    為實(shí)現(xiàn)低成本目標(biāo)，力箭系列運(yùn)載火箭均創(chuàng)新采用“設(shè)計(jì)源頭+批量生產(chǎn)”雙路徑降本，其中力箭二號(hào)運(yùn)載箭芯一級(jí)與助推級(jí)結(jié)構(gòu)統(tǒng)型設(shè)計(jì)，一級(jí)9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)與二級(jí)1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)均采用了相同動(dòng)力模塊，測控融合航電系統(tǒng)與力箭一號(hào)運(yùn)載火箭完全通用且支持互換，實(shí)現(xiàn)了火箭核心產(chǎn)品線統(tǒng)一。同時(shí)，借鑒汽車自動(dòng)化產(chǎn)線與模塊化開發(fā)邏輯，力箭二號(hào)運(yùn)載火箭可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)20發(fā)的生產(chǎn)能力。

    運(yùn)力的提升能夠通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，有效攤薄單次發(fā)射的固定成本，從而顯著降低單位質(zhì)量載荷的入軌價(jià)格，增強(qiáng)商業(yè)發(fā)射的市場競爭力。目前，力箭二號(hào)500公里太陽同步軌道運(yùn)載能力8噸，200公里近地軌道運(yùn)載能力12噸，可拓展0/2/4捆綁構(gòu)型，靈活覆蓋近地軌道2噸至20噸運(yùn)力區(qū)間。

    錦沙資本總經(jīng)理、管理合伙人劉尚對(duì)《證券日?qǐng)?bào)》記者表示，我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)目標(biāo)，是依靠大運(yùn)力與可重復(fù)使用技術(shù)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)真正的低成本商業(yè)化運(yùn)營。但從當(dāng)前星座建設(shè)的緊迫節(jié)奏來看，大運(yùn)力火箭的需求更為優(yōu)先。

    這一判斷基于兩方面的現(xiàn)實(shí)壓力。

    第一，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)射需求正在提升。2026年《政府工作報(bào)告》首次提出加快發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)下，如果沒有大運(yùn)力火箭作為支撐，就難言衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提速。

    第二，空間站貨運(yùn)任務(wù)對(duì)載重能力提出了更高要求。輕舟初樣試飛船入軌后將開展在軌飛行關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，后續(xù)輕舟正樣貨運(yùn)飛船將與中國空間站開展對(duì)接，并為中國空間站提供上行貨物運(yùn)輸服務(wù)?？臻g站常態(tài)化運(yùn)營需要穩(wěn)定、大噸位的運(yùn)力保障。

    力箭二號(hào)的成功入軌，拉開了中國商業(yè)航天大運(yùn)力火箭密集發(fā)射的序幕。多款運(yùn)力強(qiáng)勁的火箭已排定發(fā)射時(shí)間表，一場圍繞大運(yùn)力、低成本、可復(fù)用的競爭正在加速展開。

    據(jù)悉，江蘇天兵航天科技股份有限公司自研的天龍三號(hào)將于近期首飛。據(jù)介紹，天龍三號(hào)近地軌道運(yùn)力高達(dá)22噸，可實(shí)現(xiàn)“一箭36星”組網(wǎng)發(fā)射。

    東方空間自研的引力二號(hào)計(jì)劃于2026年首飛，近地軌道運(yùn)力為21.5噸，采用芯級(jí)回收設(shè)計(jì)，定位于中大型衛(wèi)星組網(wǎng)及商業(yè)高軌發(fā)射。星際榮耀航天科技集團(tuán)股份有限公司研發(fā)的可重復(fù)使用運(yùn)載火箭雙曲線三號(hào)計(jì)劃于2026年首飛并探索海上回收。

    華泰證券通信行業(yè)首席分析師王興對(duì)《證券日?qǐng)?bào)》記者表示，未來，大運(yùn)力火箭與可回收技術(shù)的搭配使用將根據(jù)衛(wèi)星星座的不同發(fā)展階段形成兩種協(xié)同模式，系統(tǒng)性地釋放發(fā)射能力并降低成本。

    他認(rèn)為，在星座組網(wǎng)窗口期，我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)可采用以大運(yùn)力為核心、可回收為支撐的模式。大運(yùn)力火箭憑借單次極高的載荷能力，可實(shí)現(xiàn)“一箭數(shù)十星”的規(guī)?；渴?，在最短時(shí)間內(nèi)完成星座基本框架的搭建，搶占有限的軌道與頻率資源。同時(shí)，可回收技術(shù)通過對(duì)一子級(jí)的重復(fù)使用，將單次發(fā)射的邊際成本降至最低，使高頻、高密度的組網(wǎng)發(fā)射在商業(yè)上具備可行性。進(jìn)入星座常態(tài)化運(yùn)營與維護(hù)期后，商業(yè)航天運(yùn)載模式或?qū)⑥D(zhuǎn)向以可回收為基礎(chǔ)、大運(yùn)力為補(bǔ)充。

    王興表示，兩種模式協(xié)同發(fā)力，將為中國商業(yè)航天鋪就一條低成本、規(guī)?；?、可持續(xù)發(fā)展的道路。

    多項(xiàng)技術(shù)瓶頸仍待突破

    掌聲與歡呼背后，一個(gè)更現(xiàn)實(shí)的問題浮出水面。大運(yùn)力、可重復(fù)使用所推動(dòng)的低成本、高頻次衛(wèi)星發(fā)射的商業(yè)航天時(shí)代，距離我們還有多遠(yuǎn)？

    在王興看來，隨著商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)自研火箭提升運(yùn)力的瓶頸，已經(jīng)從“能否入軌”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;能否提供低成本、高頻次的大運(yùn)力”。其中，大推力液氧甲烷或液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的突破是基礎(chǔ)。要支撐類似星艦級(jí)別的運(yùn)力需求，全流量補(bǔ)燃循環(huán)的大推力發(fā)動(dòng)機(jī)仍需進(jìn)一步研發(fā)。

    如果說發(fā)動(dòng)機(jī)決定了運(yùn)力的上限，那么火箭回收技術(shù)則決定了成本的下限。楊浩亮坦言，火箭可回收技術(shù)是降低發(fā)射成本的關(guān)鍵路徑，需持續(xù)攻克大空域?qū)捤儆驓鈩?dòng)熱防護(hù)、非線性約束條件實(shí)時(shí)在線制導(dǎo)、液體動(dòng)力深度變推及多次起動(dòng)等核心難點(diǎn)。

    積極信號(hào)陸續(xù)浮現(xiàn)。面對(duì)這些技術(shù)瓶頸，我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)正在積極尋求系統(tǒng)性突破。

    在大推力發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，部分商業(yè)火箭企業(yè)正在陸續(xù)開展更大推力發(fā)動(dòng)機(jī)的試車工作，這標(biāo)志著我國在大推力高性能液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域持續(xù)突破。

    與此同時(shí)，在單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)推力仍具有局限性的情況下，多臺(tái)并聯(lián)成為提升運(yùn)力的可行技術(shù)路徑，力箭二號(hào)的CBC構(gòu)型便是這一思路的典型應(yīng)用。

    在火箭回收技術(shù)方面，多家商業(yè)火箭企業(yè)陸續(xù)宣布，計(jì)劃于今年嘗試開展火箭回收試驗(yàn)。這些努力正共同推動(dòng)我國商業(yè)航天從單點(diǎn)突破走向系統(tǒng)能力提升。

    力箭二號(hào)首飛成功，向世界證明中國商業(yè)火箭已具備大運(yùn)力發(fā)射的硬實(shí)力。力箭二號(hào)以及一系列大運(yùn)力火箭為衛(wèi)星批量組網(wǎng)與高頻次發(fā)射、推動(dòng)我國商業(yè)航天加速邁入規(guī)?；l(fā)展提供了重要支撐。

    劉尚認(rèn)為，今年，我國將在火箭重復(fù)使用技術(shù)上實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破，屆時(shí)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)將圍繞可靠性提升、運(yùn)載能力優(yōu)化與回收降本持續(xù)迭代。