中國(guó)可復(fù)用火箭的出現(xiàn)已無懸念！有機(jī)會(huì)趕超星艦嗎？
【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 陳藍(lán)】 對(duì)中國(guó)商業(yè)航天來說，2023年可能是轉(zhuǎn)折性的一年。上半年，天兵科技的天龍二號(hào)液體動(dòng)力運(yùn)載火箭發(fā)射成功，開中國(guó)民企液體箭之先河，更打破多年來商業(yè)液體箭首發(fā)必?cái)〉哪е洹Ｐ呛觿?dòng)力再下一城，創(chuàng)五發(fā)五捷新記錄。星際榮耀在三連敗后終于翻身，雙曲線一號(hào)火箭時(shí)隔近四年后重返太空。 下半年剛剛開始，新的高潮就來了。2023年7月12日上午9點(diǎn)時(shí)00分，藍(lán)箭航天的朱雀二號(hào)遙二箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心新建的甲烷工位發(fā)射升空，成功將模擬載荷送入預(yù)定軌道。發(fā)射取得圓滿成功，一舉拿下全球第一入軌甲烷箭冠冕。 這是一次期待已久的成功。去年12月14日，臥薪嘗膽研發(fā)四年的朱雀二號(hào)遙一箭發(fā)射失利，和首發(fā)入軌甲烷箭失之交臂。沒有想到的是，在星艦和人族一號(hào)發(fā)射失敗，流年不利的火神遭遇測(cè)試臺(tái)事故和二級(jí)返廠后，幸運(yùn)女神再次降臨藍(lán)箭航天，朱雀二號(hào)最終贏出！在中美競(jìng)爭(zhēng)加劇和火箭復(fù)用成為未來趨勢(shì)的大背景下，朱雀二號(hào)的這個(gè)勝利具有非凡的象征意義。 圖1：朱雀二號(hào)遙二發(fā)射升空（圖源：我們的太空、藍(lán)箭） 圖2：朱雀二號(hào)遙二發(fā)射臺(tái)全貌（圖源：互聯(lián)網(wǎng)） 圖3：朱雀二號(hào)遙二進(jìn)場(chǎng)（圖源：藍(lán)箭） 圖4：朱雀二號(hào)遙二運(yùn)輸途中（圖源：藍(lán)箭） 和天龍二號(hào)一級(jí)直接采用國(guó)家隊(duì)的發(fā)動(dòng)機(jī)有所不同，朱雀二號(hào)從發(fā)動(dòng)機(jī)到箭體到控制系統(tǒng)完全自研，發(fā)射質(zhì)量和載荷能力更是數(shù)倍于天龍二號(hào)。除了是世界上首枚入軌甲烷箭外，它也是中國(guó)民營(yíng)公司完全自主研制的第一枚液體火箭和第一枚民營(yíng)中型火箭。無論從哪個(gè)角度說，這次發(fā)射都是中國(guó)商業(yè)航天和民營(yíng)火箭里程碑式的重大突破。 簡(jiǎn)單羅列一下朱雀二號(hào)基本型的參數(shù)：直徑 3.35 米，總長(zhǎng) 49.5 米，起飛質(zhì)量 219 噸，起飛推力 268 噸。一級(jí)采用4臺(tái)天鵲12（TQ-12）80噸級(jí)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)。二級(jí)采用單臺(tái)TQ-12加10噸級(jí)天鵲11（TQ-11）液氧甲烷游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。它的200公里近地圓軌道運(yùn)載能力6噸，500公里太陽同步軌道運(yùn)載能力4噸。 由此可見，朱雀二號(hào)是和長(zhǎng)征二號(hào)、長(zhǎng)征四號(hào)同級(jí)且略強(qiáng)的中型火箭。通過捆綁助推器和增加第二級(jí)/上面級(jí)，就像從長(zhǎng)征二號(hào)發(fā)展出長(zhǎng)二F、長(zhǎng)三、長(zhǎng)三甲、長(zhǎng)三乙一樣，它的發(fā)射能力還可以進(jìn)一步提高。藍(lán)箭的確也有這樣的規(guī)劃。朱雀二號(hào)及后續(xù)多款民營(yíng)液體火箭將和長(zhǎng)征系列主力火箭展開直接競(jìng)爭(zhēng)，多年來兩大航天集團(tuán)壟斷發(fā)射市場(chǎng)的局面將被打破。 寫到這里，突然想到了中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的崛起。它能給中國(guó)商業(yè)航天什么啟示？有人說，新能源汽車的上半場(chǎng)是電動(dòng)化，后半場(chǎng)是智能化。今年天龍二號(hào)和朱雀二號(hào)的成功首飛也完全可以作為劃分中國(guó)商業(yè)航天上下半場(chǎng)的分水嶺。上半場(chǎng)，出場(chǎng)的主要是小型固體火箭和實(shí)驗(yàn)性小衛(wèi)星。而到了下半場(chǎng)，主角就變成了大中型液體火箭和大規(guī)模星座，火箭復(fù)用將成為降低成本和實(shí)現(xiàn)規(guī)?；臎Q定性因素。 中國(guó)已經(jīng)進(jìn)行過軌道發(fā)射的頭部火箭公司——藍(lán)箭、星際榮耀、星河動(dòng)力、中科宇航和天兵科技無一例外都在研制液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和大中型火箭。宇航推進(jìn)、九州云箭、深藍(lán)航天、東方空間、火箭派等后來者也沒有拉下。朱雀二號(hào)的成功發(fā)射將會(huì)進(jìn)一步刺激和加速液體發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭的研制。 目前，民營(yíng)火箭公司研制中的液體發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)不下二十款。燃料既有甲烷，又有煤油，推力從十噸級(jí)延伸到百噸級(jí)，而且?guī)缀跛醒兄普叨伎紤]了后續(xù)復(fù)用。這是中國(guó)航天發(fā)動(dòng)機(jī)史上從未出現(xiàn)過的盛況。新發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭型號(hào)之多讓美國(guó)新創(chuàng)航天公司相形見絀。困惑中國(guó)航天人幾十年的發(fā)動(dòng)機(jī)難題似乎在一夜間就消失了，不禁令人感嘆。筆者先前的文章《在液體火箭賽道上沖刺，中國(guó)民營(yíng)航天即將翻開新篇章》對(duì)民企液發(fā)進(jìn)展有更為詳細(xì)的介紹，這里就不復(fù)贅述了。 中國(guó)民營(yíng)火箭企業(yè)已經(jīng)正式公開的可復(fù)用火箭型號(hào)也不少。它們包括星際榮耀的雙曲線二號(hào)和三號(hào)、星河動(dòng)力的智神星一號(hào)、天兵科技的天龍三號(hào)、深藍(lán)航天的星云一號(hào)、東方空間的引力二號(hào)和三號(hào)、箭元科技的元行者一號(hào)等。不過，真正進(jìn)入工程研制的型號(hào)并不多。這些企業(yè)目前的工作大都集中關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證上面，比如可深度節(jié)流和多次點(diǎn)火的可復(fù)用發(fā)動(dòng)機(jī)、著陸機(jī)構(gòu)的地面試驗(yàn)、低空驗(yàn)證箭的試飛等。 目前已經(jīng)完成全系統(tǒng)試車的可復(fù)用液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)包括：九州云箭的“凌云”（10噸推力、液氧甲烷）和“龍?jiān)啤保?0噸推力、液氧甲烷）、深藍(lán)航天的“雷霆-R1”（20噸推力、液氧煤油）、星河動(dòng)力的“蒼穹”（50噸推力、液氧煤油）、星際榮耀的“焦點(diǎn)一號(hào)”（15噸推力、液氧甲烷）、天兵科技的“天火11”（30噸推力、液氧煤油）和“天火12”（110噸推力、液氧煤油）、宇航推進(jìn)的“滄龍一號(hào)”（60噸推力、液氧甲烷）等。 我們現(xiàn)在看到的民企可復(fù)用火箭方案，幾乎沒有例外，都采用了類似獵鷹九號(hào)的展開式著陸腿。對(duì)資源有限、追求效率的民企來說，沒有必要再發(fā)明一次輪子，“摸著鷹醬過河”是最符合市場(chǎng)邏輯的選擇。星際榮耀、空天引擎和天兵科技等企業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了著陸腿的落地試驗(yàn)。網(wǎng)上能找到這些試驗(yàn)的視頻，從中也可以發(fā)現(xiàn)，我們的企業(yè)也沒有完全照搬，微創(chuàng)新還是有的，比如空天引擎的著陸腿是桿狀的，重量應(yīng)該更輕。 圖5：空天引擎著陸腿試驗(yàn)（圖源：空天引擎） 更吸引眼球的是可復(fù)用火箭原型的大氣層內(nèi)試飛。當(dāng)初獵鷹九號(hào)就是從那個(gè)看似丑陋的“螞蚱”開始驗(yàn)證火箭復(fù)用技術(shù)的。而在國(guó)內(nèi)，一直被視為非主流的翎客航天最早進(jìn)行了火箭動(dòng)力回收試驗(yàn)。早在2019年3月27日，翎客航天就完成了8.1米長(zhǎng)、1.5噸重的RLV-T5實(shí)驗(yàn)火箭自由狀態(tài)下的低空飛行回收試驗(yàn)，飛行高度20米。當(dāng)年8月，該火箭在青海冷湖完成了300米高度的飛行和回收。 2022年5月7日，深藍(lán)航天的“星云M”驗(yàn)證火箭把這個(gè)記錄提高到了一公里。而翎客航天則計(jì)劃發(fā)射他們的最新型號(hào)——14米長(zhǎng)、8.5噸重、液氧甲烷動(dòng)力的RLV-T6，計(jì)劃到達(dá)亞軌道高度，即100公里。此外，空天引擎的AX-1S試驗(yàn)火箭也在緊鑼密鼓地準(zhǔn)備中。 圖6：深藍(lán)航天“星云M”回收試驗(yàn)（圖源：深藍(lán)航天） 藍(lán)箭在朱雀二號(hào)首飛成功后，工作重點(diǎn)也肯定會(huì)逐步轉(zhuǎn)移到對(duì)未來至關(guān)重要的可復(fù)用火箭上。藍(lán)箭的新型二級(jí)真空發(fā)動(dòng)機(jī)TQ-15A具有55%至110%節(jié)流和三次啟動(dòng)能力，將它用到可復(fù)用火箭的第一級(jí)上是順理成章的事情。我們期待明年藍(lán)箭給我們帶來更多的驚喜。 中國(guó)可復(fù)用火箭的出現(xiàn)已經(jīng)沒有懸念，只是時(shí)間問題而已。但馬斯克和SpaceX也沒有閑著，在星艦首飛失敗后，SpaceX對(duì)發(fā)射臺(tái)和火箭做出了1000多項(xiàng)改進(jìn)（馬斯克原話），年內(nèi)將再次進(jìn)行軌道發(fā)射，將不斷迭代直至成功。星艦這樣的全復(fù)用巨型火箭或?qū)硪粓?chǎng)革命并開啟大航天時(shí)代。那么，我們有機(jī)會(huì)追上甚至超越嗎？ 要回答這個(gè)問題，回到前面提到的新能源汽車產(chǎn)業(yè)，也許能得到一些啟示。 美國(guó)新能源汽車特斯拉一枝獨(dú)秀，而中國(guó)則出現(xiàn)了垂直整合能力超強(qiáng)的比亞迪、低端市場(chǎng)風(fēng)生水起的五菱宏光、服務(wù)和換電獨(dú)樹一幟的蔚來、產(chǎn)品定位精準(zhǔn)毒辣的理想、智能駕駛硬懟特斯拉的小鵬、技術(shù)深厚模式創(chuàng)新的華為等等。在新能源汽車下半場(chǎng)（智能化）的核心技術(shù)——自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，來自中國(guó)的挑戰(zhàn)者不僅有華為、百度這樣的大型科技公司，也有蔚來、小鵬、理想（簡(jiǎn)稱“蔚小理”）這樣的初創(chuàng)公司。他們正在迅速縮小和特斯拉的差距，甚至在某些點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)了超越。特斯拉無法在所有細(xì)分市場(chǎng)上都占優(yōu)勢(shì)，它在中國(guó)電動(dòng)車市場(chǎng)上的占有率正在不斷縮小。一句話，獨(dú)虎難敵群狼。 在商業(yè)航天領(lǐng)域，SpaceX也是一枝獨(dú)秀。在商業(yè)航天核心技術(shù) - 可復(fù)用火箭領(lǐng)域，SpaceX的領(lǐng)先地位就像特斯拉的自動(dòng)駕駛那樣，從未有過動(dòng)搖。至少到目前為止，我們還沒有看到對(duì)SpaceX形成真正威脅的挑戰(zhàn)者。但中國(guó)商業(yè)航天公司的數(shù)量、投資規(guī)模和發(fā)展勢(shì)頭可能并不亞于美國(guó)，中國(guó)還具有體制、市場(chǎng)、人才、供應(yīng)鏈等潛在優(yōu)勢(shì)，我們也不排除未來大型科技公司的入場(chǎng)。作為全球制造和供應(yīng)鏈核心的中國(guó)擁有可能是全世界競(jìng)爭(zhēng)最殘酷的市場(chǎng)。經(jīng)過上半場(chǎng)的大浪淘沙，生存下來的企業(yè)都有強(qiáng)悍的競(jìng)爭(zhēng)力，都有可能成為挑戰(zhàn)SpaceX的群狼之一。 誠(chéng)然，下半場(chǎng)剛剛拉開帷幕，今天我們還不可能看得很清楚，但我們已經(jīng)在眾多中國(guó)商業(yè)航天公司身上看到了“蔚小理”的影子。這些公司在發(fā)展戰(zhàn)略、優(yōu)勢(shì)技術(shù)、市場(chǎng)定位和商業(yè)模式等方面已經(jīng)開始形成自己的特色。 星河動(dòng)力是目前發(fā)展最為順利的民營(yíng)火箭公司，軌道發(fā)射五發(fā)五捷；相信它會(huì)堅(jiān)持固體路線穩(wěn)扎穩(wěn)打，同時(shí)一步到位研制可復(fù)用的智神星一號(hào)液體中型箭。星河動(dòng)力已經(jīng)證明了它在固體火箭技術(shù)上的實(shí)力，繼續(xù)擴(kuò)大固體箭的優(yōu)勢(shì)并增加市場(chǎng)占有率，是證明其商業(yè)模式的最快途徑，完全符合商業(yè)邏輯。而研制可復(fù)用液體火箭，則是對(duì)未來的投資，也是在資本市場(chǎng)上體現(xiàn)長(zhǎng)期價(jià)值的戰(zhàn)略舉措。已發(fā)射中國(guó)最大固體箭的中科宇航、剛剛?cè)雸?chǎng)的東方空間、民企軌道首發(fā)的星際榮耀，走的是類似的道路。 深藍(lán)航天和翎客航天，可能還有空天引擎，則是All in火箭回收的代表。他們專攻可復(fù)用火箭，所以在回收技術(shù)上取得領(lǐng)先也就不奇怪了。不過，雖然火箭回收試驗(yàn)非常吸引眼球，但可復(fù)用火箭的迭代非常燒錢，失敗將是常態(tài)，開發(fā)周期可能會(huì)拖得很長(zhǎng)?？纯瘩R斯克的獵鷹九號(hào)及星艦就知道了。在沒有任何業(yè)務(wù)和收入的情況下，他們將面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)；但一旦突破，回報(bào)也巨大。 順便提一下，圈內(nèi)人士都不看好草根出生的翎客航天，但它就像打不死的小強(qiáng)，頑強(qiáng)地活了這么多年。其實(shí)他們做得頗有特色，我們不妨寬容一點(diǎn)。他們最新的RLV-T6百公里試驗(yàn)箭已經(jīng)使用自研的電泵液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，可不能再叫它玩具火箭了。 圖7：翎客航天RLV-T6試驗(yàn)箭（圖源：翎客航天） 九州云箭、火箭派等公司走的是專業(yè)分工、外包外購(gòu)、依托供應(yīng)鏈的道路，類似航空工業(yè)和電子消費(fèi)品產(chǎn)業(yè)（典型例子就是蘋果），強(qiáng)調(diào)的是效率、速度和靈活性。這也是優(yōu)化資源配置的有效手段。但中國(guó)的商業(yè)航天剛剛起步，產(chǎn)業(yè)化程度不高，這個(gè)模式無疑存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。按原計(jì)劃，火箭派采用九州云箭發(fā)動(dòng)機(jī)的“達(dá)爾文二號(hào)”火箭將在今年底發(fā)射升空。這條路到底能不能走通，很快就會(huì)知道。 再看藍(lán)箭。不同于前述固液并舉、激進(jìn)的All in火箭回收、垂直分工等路線，藍(lán)箭專注液氧甲烷動(dòng)力大中型液體火箭，重點(diǎn)打造垂直整合能力，全面布局研發(fā)設(shè)施和制造基地，很類似比亞迪的做法。藍(lán)箭研制了至少四型液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，熱試車時(shí)間累計(jì)超過五萬秒。它在浙江湖州和嘉興建設(shè)了發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭制造基地，擁有中國(guó)民企第一個(gè)液體發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)和全箭模態(tài)試驗(yàn)塔。藍(lán)箭也是第一家自建中型液體火箭發(fā)射工位的民企，它建于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的甲烷工位也是中國(guó)首個(gè)。這一切，藍(lán)箭用了大概五年時(shí)間。 圖8 藍(lán)箭嘉興火箭制造基地（圖源：藍(lán)箭） 朱雀二號(hào)的首射這幾年不斷延遲，有些航天愛好者對(duì)此感到困惑?，F(xiàn)在我們知道，藍(lán)箭這幾年一直在默默地進(jìn)行基礎(chǔ)能力的建設(shè)，這才有了今天朱雀二號(hào)的成功。對(duì)所有商業(yè)航天公司來說，基礎(chǔ)能力都是未來發(fā)展之本，只能老老實(shí)實(shí)地建設(shè)和積累，別無他法。但一旦基礎(chǔ)夯實(shí)，快速成長(zhǎng)就有了源泉和動(dòng)力，可復(fù)用火箭也是水到渠成渠成的事情。欲速則不達(dá)，厚積才能薄發(fā)。 天龍二號(hào)和朱雀二號(hào)的成功發(fā)射不僅展示了中國(guó)民營(yíng)企業(yè)的非凡能力，激勵(lì)了行業(yè)同行者，也改變了國(guó)內(nèi)發(fā)射市場(chǎng)格局，將會(huì)對(duì)中國(guó)商業(yè)航天未來發(fā)展產(chǎn)生重大影響。過去三十年的歷史證明，只要給予空間，中國(guó)民企就能迸發(fā)出卓越的創(chuàng)新能力和強(qiáng)大的生命力。中國(guó)商業(yè)航天下半場(chǎng)，我們有望看到一個(gè)多強(qiáng)并存、各領(lǐng)風(fēng)騷、群狼圍攻獨(dú)虎（SpaceX）的格局。 也許有人還有疑慮，這么多新火箭，發(fā)射能力會(huì)不會(huì)過剩？其實(shí)事在人為，需求是可以創(chuàng)造出來的。馬斯克通過星鏈項(xiàng)目創(chuàng)造出來的衛(wèi)星需求數(shù)量超過了過去幾十年的總和。中國(guó)也有萬顆星的星網(wǎng)計(jì)劃，未來還有空間太陽能電站這種萬噸級(jí)、更科幻的項(xiàng)目。 去年珠海航展，有機(jī)會(huì)和東方空間的創(chuàng)始人之一及CFO史圣卿聊天，他認(rèn)為中國(guó)未來有足夠的航天發(fā)射需求，完全容得下這么多新火箭公司。他非常樂觀。 是的，我們完全有理由樂觀。 本文系觀察者網(wǎng)獨(dú)家稿件，文章內(nèi)容純屬作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表平臺(tái)觀點(diǎn)，未經(jīng)授權(quán)，不得轉(zhuǎn)載，否則將追究法律責(zé)任。關(guān)注觀察者網(wǎng)微信guanchacn，每日閱讀趣味文章。
