中国也会有SpaceX:首款民营中型火箭2020年首飞

2018年07月09日 07:41 次阅读 稿源:第一财经 条评论

今年2月初,美国科技大亨伊隆·马斯克(Elon Musk)的“猎鹰重型”(Falcon Heavy)火箭在佛罗里达州的肯尼迪航天中心成功升空,将马斯克本人的樱桃红色特斯拉跑车送往太空,这标志着人类航空史上的一个新的里程碑。

5个月后,北京蓝箭空间科技有限公司(下称“蓝箭航天”)在北京地标 “水立方”展示了其最新研发的中型液氧甲烷运载火箭“朱雀二号”,这款火箭也成为了国内在研运力最大的民营运载火箭,计划于2019年完成全部地面试验,2020年首飞。

目前,国际知名的火箭公司如特斯拉CEO马斯克的美国太空探索技术公司(SpaceX)、亚马逊CEO贝索斯的蓝色起源(Blue Origine)都在制定液氧甲烷火箭的发射计划。从某种程度上来说,蓝箭已经与世界领先的火箭研发公司站在了同一起跑线上。尽管“朱雀二号”的运力远低于SpaceX和蓝色起源的火箭产品,但仍可将两辆大型SUV轿车同时送入太空。

蓝箭航天CEO张昌武向第一财经记者介绍道,“朱雀二号”液体运载火箭将是中国民营商业火箭领域第一款中型火箭,对标世界民营火箭公司研发的产品,未来“朱雀二号”拓展型火箭运力将有望超越SpaceX的猎鹰9号火箭,并可执行空间站、深空探测和登月等发射任务。

中国“两弹一星”功勋科学家、中国科学院院士孙家栋,著名天体化学与地球化学家、中国科学院院士欧阳自远见证了这一中国民营航天史上重要的时刻。

中型火箭发射量占近五成

蓝箭航天在发布百吨级液氧甲烷发动机技术的同时,还提出商业航天的未来是中型运载火箭。张昌武对第一财经记者表示:“中型液体运载火箭是火箭发射市场的紧缺产品,而一台环保、高性价比、大推力的火箭发动机则更是决定了运载火箭在市场中的竞争力。未来,具备中型火箭研制能力的企业才能在以中低轨卫星发射需求为主流的商业发射市场中占有一席之地。”

市场数据显示,目前卫星制造、卫星应用出现了井喷式发展,但真正上天入轨的卫星仍远远跟不上地面的卫星规划及市场需求。张昌武认为,其核心原因在于运载火箭的总体运力距离卫星发射需求尚有较大距离。

“在SpaceX以大型火箭成功占得市场先机,美国航天飞行创业公司Rocket Lab(火箭实验室)、Vector Space(矢量航空)等的小型火箭对市场进行有效补充的同时,适合进行微纳卫星(质量小于10千克)组网、中小卫星组网及补网的中型火箭拥有了明显的市场机会。”张昌武对第一财经记者表示。

蓝箭航天CTO康永来援引数据称,截至今年年中,我国现有的各型运载火箭,共发射278次,其中近地轨道运力在1.5吨到4吨的中型运载火箭发射次数最多,占比51%。而国外各型运载火箭,共发射了4200余次,其中中型运载火箭共发射约2500次,占比约60%。“世界各国中型运载火箭的需求量是最大的。”康永来说道。

目前,中国及世界各国主流的中型运载火箭都属于老一代运载火箭,普遍面临不够环保、价格昂贵、发射准备时间长、难以复用和产能不足等问题。对于民营火箭公司而言,谁能解决技术和成本问题,将卫星真正送入轨道,谁才能称得上是跑进了世界商业航天的赛道。

康永来向第一财经记者介绍道,朱雀二号液体运载火箭的首要特点是经济性,以商业航天市场所看重的高效和高性价比为研发准则,全箭零部件种类降低50%,所用的液氧甲烷推进剂每公斤成本约为5元,远低于液氧煤油的每公斤十几元和液氧液氢每公斤100元的成本。一体化电气单机使全箭电气成本降低80%。无塔架发射系统大幅度提升发射效率,可将发射准备时间缩短到7天,未来每公斤发射成本预计将低于猎鹰9号。

据蓝箭航天方面介绍,朱雀二号已于今年6月完成详细设计,与之配套的百吨级液氧甲烷发动机100%完成详细设计出图,推力室、涡轮泵、阀门等核心零组件已全面铺开生产。为了保障顺利生产,公司在浙江自建的智能制造基地和百吨级液体发动机热试车台也将在2018年陆续建成并投入使用。

中国航天基金会理事长吴志坚对第一财经记者表示:“以蓝箭为代表的商业火箭公司作为新兴航天参与力量,大幅降低了发射门槛和成本,推动了整个航天产业的商业化进程。”

火箭烧钱,资本实力较量

SpaceX的梅林(Merlin)发动机的问世,打破了人们认为中等推力液体火箭尤其是可重复使用的液体火箭发动机只有国家级力量投入才能完成的偏见。私人商业航天公司让美国重新夺回了航天发射的市场,这也正是得益于可重复使用等先进技术带来的发射成本大幅下降的好处。

据测算,可重复使用火箭将使得后续发射成本降至数千万美元,比起现在欧洲航天局的阿丽亚娜火箭和中国的长征运载火箭,前者发射成本可能只有十分之一。而如果中国民营企业的可重复使用液氧甲烷火箭发射成功,这将是中国航天的重大突破。

在商业航天领域,拥有布局运载火箭研制和发射能力的公司,就拥有了行业的话语权。运载火箭作为通往太空的唯一入口,将极大地撬动中下游的航天产业需求,催生大量的商业应用和行业生态。SpaceX在拥有了猎鹰9号火箭的低成本批量发射能力之后,目前已经开始往低轨通信卫星领域和卫星应用产业拓展,并公布了自己的卫星星座计划。

数据显示,2010年以来,卫星的小型化和低成本化极大地促进了商业卫星产业的发展,未来十年,小卫星制造和发射市场规模为301亿美元,发射重量增长近20倍。而作为进入太空的唯一载具,火箭现有的全部运力仅能满足未来十年全球小卫星发射需求的40%,是高门槛的强卖方市场,是下游空天大数据、移动互联网、数字图像等产业实现爆发式增长的前提和基础,也唯有火箭才能带动形成卫星应用万亿市场规模。

不过研发一款百吨级的液体火箭发动机无疑是一个烧钱的项目。马斯克曾表示,SpaceX的资金都是烧他自己的钱。贝索斯也表示:“每次你看到我卖掉一些亚马逊的股份,都是为了把钱投到蓝色起源。”

过去三年,蓝箭航天陆续获得了由金风科技领投的数亿元人民币的投资。“我们非常小心地花投资人的每一分钱。”张昌武表示,“我们也在不断接触新的投资人。”据透露,蓝箭航天正准备新一轮的募资。

“作为投资人,我们从来没有对蓝箭航天施加盈利方面的压力。”金风科技副总裁肖治平告诉第一财经记者,“我们曾经问蓝箭,‘现在投资的钱,能够容许你们失败几次?’我们相信,航天技术的进步就是在不断的试错当中发展起来的。”

张昌武向第一财经介绍,从产业链上下游技术链条传导来看,最上游的运载火箭研制和发射服务是技术难度和门槛最高的,但如果一旦掌握了这个通往太空的入口,从产业链的上游向下游拓展就会很容易,相反从下游的卫星应用产业要拓展到上游的火箭研制困难极大。

中国航天企业已经开始探索。例如由上海航天技术研究院总抓研制的风云系列气象卫星的发射中,由该院下属的上海埃依斯航天科技有限公司对发射风云三号第四颗卫星的火箭进行改造,搭载多个商用元器件,这也开拓了商业航天市场的重要领域。

由于运载火箭造价昂贵,商业航天需求没有得到大规模释放,只要新进入者不断入局带来新的技术,运载火箭的成本能够大幅降低,将极大地撬动中下游的航天产业需求,催生大量的商业应用和行业生态。

“墨子号”量子卫星工程常务副总设计师、卫星系统总指挥王建宇院士此前曾对第一财经记者表示:“中国民企做航天也不会太远,现在航天已经不是非常神秘的事情了,发一颗卫星几个亿也不是太困难的事情,民营企业家要筹几个亿很有可能。”

王建宇还向第一财经记者介绍道,量子通信下一步要小卫星组网,也会动用社会和企业的力量。他同时透露:“未来空间物联网潜力无限。现在的物联网通过地面光缆,通过空间的话受限程度会更小,空间可以突破这种限制,美国要发1000颗卫星做空间物联网,我们也在努力做这个事情。”

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