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“国家队”可复用火箭首飞,虽未能回收但基本成功

  12月23日上午10点,寒风中的东风商业航天创新实验区,一声“点火”令下,长征十二号甲(以下简称长十二甲)火箭底部喷薄出巨大的火焰,直刺苍穹。

  这枚白色箭体在天空中划出的轨迹备受瞩目:首飞任务能否同时实现“发射成功、回收成功”?

  据新华社报道,长征十二号甲遥一运载火箭二子级进入预定轨道,一子级未能成功回收,飞行试验任务获得基本成功。

  当国内低轨星座建设如火如荼,一枚大运力、低成本、高可靠的火箭成为卡住万亿级市场咽喉的瓶颈之一。长十二甲的首飞,标志着由“国家队”主导的可回收火箭技术正式加入战局,试图叩开那扇通往低成本、高频次、“航班化”发射时代的大门。

  首飞结果再次印证了火箭可复用之路的坎坷,“前辈”如猎鹰9号、新格伦号、朱雀三号等首战回收也均未成功。按照计划,2026年“国家队”还将有一枚5米级可重复使用火箭首飞。不过,也有声音指出,在攻关可回收技术之外,优先确保新型火箭的可靠性与交付能力也十分重要。

  例如,朱雀三号、长征十二号甲以及天兵科技旗下的天龙三号、中科宇航旗下的力箭二号等,均属于大运力液体火箭,可承载发射更多卫星载荷,这同样是“万星计划”加速组网的现实需求。朱雀三号、长征十二号甲首飞任务已验证了其入轨能力。

  如果说商业航天是一座藏着万亿级市场的富矿,可重复使用运载火箭能否成为开启这一矿藏的钥匙?

  全球低轨卫星的“圈地战”已经打响。国内的国网星座、千帆星座等“万星计划”要加速组网,关口之一便在于优化发射与运维成本,卫星批产制造与火箭重复使用两大技术由此成为业内的着力点。

  目前,国内承运卫星互联网低轨卫星的火箭主要包括长六改、长八甲、长十二等,这些火箭大都为近年首飞的新型火箭,从中不难看出当下商业火箭的研发脉络:降低综合成本、实现高频次发射、有效提升运载能力,与可重复使用运载火箭大运力、低成本、短周期的特点相得益彰。

  银河航天直接参与我国卫星互联网低轨卫星的研制,该公司公共事务总经理徐颖向《每日经济新闻》记者(以下简称“每经记者”)表示:“商业航天在政策支持、技术突破、市场需求的共同驱动下,万亿级的市场正蓄势待发。”

  行业需求侧爆发在望,运载端的突破备受期待。

  “推动航天的技术突破要有‘十年磨一剑’的态度,任何重大的技术发展都不是一帆风顺的,需要持续打磨产品,相信长期主义。”徐颖说,未来,随着在火箭研制与技术接口标准化、联合仿真、发射流程优化等方面展开进一步深化合作,行业应当加大技术创新力度、提高市场核心竞争力,共同加速发展新质生产力,抓住太空新基建时代机遇。

  前不久首飞入轨的朱雀三号,以及今日发射的长征十二号甲,均是首飞即开展回收试验,国内运载端正在商业化之路上加速追赶。

朱雀二号改进型遥二运载火箭发射升空 新华社发(汪江波摄)

  与此同时,另一种声音也不容忽视:在复用技术突破之外,商业火箭发射市场同样需要稳定的交付能力与可靠性,换言之,即这些新型商业火箭能不能做到规模化生产?能不能实现当下就能飞,还能又准又稳?比起技术,这些是更有“商业”味儿的话题。

  纵览国内几枚可回收火箭,企业之间也有着不同的节奏和战略考虑。例如,蓝箭航天的朱雀三号首飞即尝试回收,天兵科技在研的天龙三号同样瞄准可重复使用目标,但即将开始的首飞并不直接进行回收验证。

  按照计划,天龙三号在首飞后以快速实现常态化商业发射为目标,保障每年30次以上的发射任务。天兵科技在有关天龙三号的进展公告中,也以“一箭36星”的群打能力为卖点。

  此外,在推进剂的选择上各家企业也有不同。朱雀三号、长征十二号甲采用液氧甲烷推进剂,天龙三号与SpaceX的猎鹰9号则采用液氧煤油推进剂。甲烷的优点在于不易结焦和积炭,发动机维护更简便;液氧煤油推进剂的优点则在于技术成熟、性能稳定。

  蓝箭航天是液氧甲烷推进剂的拥趸。

  天兵科技相关负责人则向每经记者表示,低成本、高可靠是商业航天火箭发展的第一性原理。天龙系列火箭均采用液氧煤基煤油作为推进剂,相较于传统的石油基煤油,公司采用的煤基煤油单位成本缩减一半以上,且在蒸馏过程中将硫元素进行了有效分离,大幅改善发动机结焦问题,有效提升发动机及火箭回收复用次数,进一步降低全箭平均发射成本。

  该负责人认为,液氧甲烷因密度低导致火箭体积大、有效载荷系数降低,且需在零下161℃环境存储运输,保障难度及成本较高、安全性差,更适用于未来超重型运载火箭或火星移民等远期愿景。

快舟十一号遥八运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空 新华社发(汪江波 摄)

  以2015年为发展元年,中国商业航天已跨越十年的周期,行业需求愈发明确,运力供给侧历经多年蓄势陆续“开花结果”。多位产业人士在受访中提及,已经感受到拐点正在浮现,新的竞争开始了。

  天兵科技相关负责人表示,现阶段,中国商业航天正从单一的技术竞争,迈入由产业模式和生态效率主导的全新发展阶段。

  就火箭发射市场而言,天兵科技相关负责人认为,竞争不再局限于单一火箭的成功发射,而是扩展到技术自主性、量产稳定性、发射经济性与生态协同性等综合维度的较量。待业内的多款新型大运力火箭发射后,竞争的焦点将会进一步转向规模化产业体系的构建。

  首先,在成本方面,要通过持续的技术创新降低单位发射成本。

  例如,朱雀三号的目标是把每公斤的发射费用降低到2万元以下。而据天兵科技相关负责人介绍,天龙三号在规模化量产实现后,不回收的成本已经与猎鹰9号处于同一水平,预计可重复技术将进一步降低成本。谁能在成本端实现大幅突破,面对订单就更具优势。

  此外,企业之间的竞争也在比拼规模化制造、全产业链布局以及高频次、常态化的发射能力。

  以SpaceX的“星链”工程为例,平均下来每几天就要发射一批卫星。今年以来,我国卫星互联网计划加速推进,7月27日到8月26日,一个月的时间内共发射了6组卫星,平均发射间隔也缩短至5天左右。火箭发射逼近“航班化”,对商业火箭企业的生产能力、测试流程、地面支持系统提出考验。

  长期来看,中科星图副总裁、商业航天战略部总经理郝雪涛认为,商业航天的决胜关键在于“应用”,即能否培育出如手机直连卫星、全球无缝物联网、太空计算等具有经济颠覆性的万亿级消费与商业市场。

  商业航天,“商业”是题眼。郝雪涛表示,从商业化来看,行业仍存在一些堵点有待突破,例如可重复使用火箭技术未达稳定商用水平、大运力火箭研发与工程化尚在攻坚、卫星批产能力与设计寿命有待提升,导致单次发射成本与卫星单星成本居高不下,制约了星座大规模部署的经济性。

  此外,商业航天下游仍缺乏能支撑万亿级市场的规模化、高黏性商业应用,来反哺上游的巨大投入。同时,国内在频率资源分配、发射审批效率、太空交通管理等方面的规则有待优化;国际规则话语权与技术标准体系也亟待加强,以适应产业高速发展的需要。

  近期,国家航天局设立商业航天司,并印发《国家航天局推进商业航天高质量安全发展行动计划(2025—2027年)》,为行业发展擘画蓝图,进一步支持鼓励和规范引导商业航天高质量发展。

  郝雪涛判断,产业最终将走向以巨型星座为基础设施、以数据智能服务为核心价值的全新生态。

  据中国航天科技集团官微文章,长征十二号甲运载火箭首飞团队由李建强带领,后者曾担任我国“金牌火箭”——长征二号丁运载火箭总设计师,在其任内,长二丁火箭于2023年6月的一次发射中将41颗卫星送入轨道,刷新我国“一箭多星”的最高纪录。

  尽管关于李建强的公开报道较为有限,但从中仍可管窥其对商业火箭发射市场的洞察。“商业用户最看重的就是时间和金钱。”李建强曾表示。这一思路指引长二丁火箭从原有的“研制型”转变为“小批量生产型”,以大幅提高火箭任务适应性和计划灵活性。

  伴随商业航天发展与竞争态势的变化,长二丁也面临后续如何发展和更新换代的问题,火箭复用技术随之进入设计人员的视野。2023年6月,李建强曾表示,长二丁火箭在站好当前这班岗的同时,还会积极开展第四代可重复使用火箭的论证和研制工作。

  实际上,“国家队”围绕可重复使用火箭已有多次尝试。

  隶属航天科技集团的一院与八院曾分别推出长征八号R型和长征六号X型两枚火箭,均为可回收火箭方案。其中,长征八号R型计划采用芯一级与助推器的整体垂直回收与重复使用,长征六号X也将验证垂直起降技术,实现一子级重复利用。

  近年来,长征六号、长征八号及其衍生型号陆续首飞,曾名噪一时的长八R和长六X却逐渐“销声匿迹”。直到2024年3月,航天科技集团一则“官宣”重新点燃了市场预期:正在加速研制4米级、5米级可重复使用火箭,计划分别于2025年和2026年首飞。

  目前,现役长征系列火箭的箭体直径大都是3.35米,更大直径、更大推力的火箭方案更符合商业航天的现实需要。

  2024年6月,我国重复使用运载火箭首次10公里级垂直起降飞行试验圆满成功,火箭由航天科技集团八院抓总研制,2025年1月,研制团队又开展了“龙行二号”试验箭75公里级回收试验,尽管官方未公布此次试验结果,但仍被业内视为长十二甲研制历程的重要一步。

  此次首飞也是“国民合作”的典范,长征十二号甲一级搭载7台九州云箭研制的“龙云”液氧甲烷发动机。

  据官网,九州云箭是一家专注于液体火箭发动机的商业航天公司,其“龙云”发动机为70吨级液氧甲烷发动机,可作为中大型液体运载火箭的一级主推力发动机使用,例如5机并联应用3.35米直径火箭,7机并联应用3.8米直径火箭,9机并联应用4.2米直径火箭。

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