從“能否入軌”到“成本決勝” 中國商業(yè)航天進入大運力時代

    本報記者 李喬宇

    “我宣布，此次發(fā)射任務取得圓滿成功！”3月30日晚間，這一播報聲從東風商業(yè)航天創(chuàng)新試驗區(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，中科宇航技術股份有限公司（以下簡稱“中科宇航”）自研的液體運載火箭力箭二號遙一運載火箭·國際紡都號（以下簡稱“力箭二號”）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星精準送入預定軌道。

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

    未來將嘗試集束式回收

    力箭二號是我國首款成功發(fā)射入軌的CBC（通用助推器核心）構型運載火箭。CBC指采用多個相同芯級模塊并聯，以實現運力靈活擴展的火箭設計方案。從力箭二號的設計方案來看，該運載火箭的一級火箭由三個通用芯級模塊并聯而成，每個模塊均采用直徑3.35米的標準貯箱，各安裝3臺液氧煤油發(fā)動機?；鸺l(fā)射時，一級共計9臺發(fā)動機同時工作。

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

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

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

    力箭二號總指揮楊浩亮在接受《證券日報》等媒體記者采訪時表示，中科宇航將通過力鴻系列飛行器先行驗證回收技術，積累回收數據、降低研制風險，再將回收技術遷移至中大型運載火箭上，采用通用芯級捆綁與集束式回收方案，實現入軌級大運力火箭回收的目標。

    “在全球范圍內，僅有兩家公司實現了火箭可回收，但CBC構型火箭集束式回收尚無成功先例。”上述業(yè)內人士表示，力箭二號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。

    大運力火箭密集首飛

    追求火箭重復使用技術的核心目標在于降成本。

    楊浩亮表示，目前力箭二號運載火箭不回收狀態(tài)下單次發(fā)射成本與SpaceX獵鷹九號運載火箭回收狀態(tài)下單次發(fā)射成本相當，后續(xù)實現回收后成本還有望下降至SpaceX的一半。

    為實現低成本目標，力箭系列運載火箭均創(chuàng)新采用“設計源頭+批量生產”雙路徑降本，其中力箭二號運載箭芯一級與助推級結構統(tǒng)型設計，一級9臺發(fā)動機與二級1臺發(fā)動機均采用了相同動力模塊，測控融合航電系統(tǒng)與力箭一號運載火箭完全通用且支持互換，實現了火箭核心產品線統(tǒng)一。同時，借鑒汽車自動化產線與模塊化開發(fā)邏輯，力箭二號運載火箭可實現年產20發(fā)的生產能力。

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

    錦沙資本總經理、管理合伙人劉尚對《證券日報》記者表示，我國商業(yè)航天產業(yè)的長遠目標，是依靠大運力與可重復使用技術的協(xié)同，實現真正的低成本商業(yè)化運營。但從當前星座建設的緊迫節(jié)奏來看，大運力火箭的需求更為優(yōu)先。

    這一判斷基于兩方面的現實壓力。

    第一，衛(wèi)星互聯網的發(fā)射需求正在提升。2026年《政府工作報告》首次提出加快發(fā)展衛(wèi)星互聯網。當下，如果沒有大運力火箭作為支撐，就難言衛(wèi)星互聯網建設提速。

    第二，空間站貨運任務對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鍵技術驗證，后續(xù)輕舟正樣貨運飛船將與中國空間站開展對接，并為中國空間站提供上行貨物運輸服務?？臻g站常態(tài)化運營需要穩(wěn)定、大噸位的運力保障。

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

    據悉，江蘇天兵航天科技股份有限公司自研的天龍三號將于近期首飛。據介紹，天龍三號近地軌道運力高達22噸，可實現“一箭36星”組網發(fā)射。

    東方空間自研的引力二號計劃于2026年首飛，近地軌道運力為21.5噸，采用芯級回收設計，定位于中大型衛(wèi)星組網及商業(yè)高軌發(fā)射。星際榮耀航天科技集團股份有限公司研發(fā)的可重復使用運載火箭雙曲線三號計劃于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《證券日報》記者表示，未來，大運力火箭與可回收技術的搭配使用將根據衛(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。

    他認為，在星座組網窗口期，我國商業(yè)航天產業(yè)可采用以大運力為核心、可回收為支撐的模式。大運力火箭憑借單次極高的載荷能力，可實現“一箭數十星”的規(guī)?；渴?，在最短時間內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，可回收技術通過對一子級的重復使用，將單次發(fā)射的邊際成本降至最低，使高頻、高密度的組網發(fā)射在商業(yè)上具備可行性。進入星座常態(tài)化運營與維護期后，商業(yè)航天運載模式或將轉向以可回收為基礎、大運力為補充。

    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。

    多項技術瓶頸仍待突破

    掌聲與歡呼背后，一個更現實的問題浮出水面。大運力、可重復使用所推動的低成本、高頻次衛(wèi)星發(fā)射的商業(yè)航天時代，距離我們還有多遠？

    在王興看來，隨著商業(yè)航天產業(yè)的發(fā)展，國產自研火箭提升運力的瓶頸，已經從“能否入軌”轉變?yōu)?ldquo;能否提供低成本、高頻次的大運力”。其中，大推力液氧甲烷或液氧煤油發(fā)動機的突破是基礎。要支撐類似星艦級別的運力需求，全流量補燃循環(huán)的大推力發(fā)動機仍需進一步研發(fā)。

    如果說發(fā)動機決定了運力的上限，那么火箭回收技術則決定了成本的下限。楊浩亮坦言，火箭可回收技術是降低發(fā)射成本的關鍵路徑，需持續(xù)攻克大空域寬速域氣動熱防護、非線性約束條件實時在線制導、液體動力深度變推及多次起動等核心難點。

    積極信號陸續(xù)浮現。面對這些技術瓶頸，我國商業(yè)航天產業(yè)正在積極尋求系統(tǒng)性突破。

    在大推力發(fā)動機領域，部分商業(yè)火箭企業(yè)正在陸續(xù)開展更大推力發(fā)動機的試車工作，這標志著我國在大推力高性能液體火箭發(fā)動機領域持續(xù)突破。

    與此同時，在單臺發(fā)動機推力仍具有局限性的情況下，多臺并聯成為提升運力的可行技術路徑，力箭二號的CBC構型便是這一思路的典型應用。

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

    力箭二號首飛成功，向世界證明中國商業(yè)火箭已具備大運力發(fā)射的硬實力。力箭二號以及一系列大運力火箭為衛(wèi)星批量組網與高頻次發(fā)射、推動我國商業(yè)航天加速邁入規(guī)模化發(fā)展提供了重要支撐。

    劉尚認為，今年，我國將在火箭重復使用技術上實現關鍵突破，屆時商業(yè)航天產業(yè)將圍繞可靠性提升、運載能力優(yōu)化與回收降本持續(xù)迭代。