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2024造大火箭去

发布时间:2024-05-15 06:21:51发布作者:乐鱼登录入口下载手机版

  除了广为流传的马斯克与初次相见的女友深夜大谈造火箭细节的娱乐八卦外,更重要的是,不论是SpaceX在全世界内的大杀四方,或是国内商业火箭的成功发射,都将火箭制造放到了商业语境之中。

  造火箭似乎没有想象中那么难,非公有制企业做航天也可以变得靠谱。资本涌入、政策扶持、媒体广而告之,一切欣欣向荣。

  但好运并不会一直存在。商业火箭的这轮集中性爆发,走完从0到1的火箭发射,仰赖的是过去多年的技术沉淀与反复试验。但下一个“奇点时刻”何时到来,帮企业完成商业闭环,依旧是一个未知数。

  “对标SpaceX,集团公司整体上大而不强、大而不优,这与我们在航天领域率先实现强国目标还相去甚远。”去年12月,中国航天科技集团发文称道。

  即使是国内最骨干的航天企业之一,中国航天科技集团亦选择放低姿态。从这点来看,留给商业火箭企业的路,只会是崇山险峻,漫漫征途。

  不存在的线月,星舰第一次发射升空,当场炸了。这不是一次世俗意义上的成功,甚至算得上失败,但马斯克很开心,开了一个庆功会。庆功会上,他开玩笑道:“至少它是在人们视线之外炸掉的。”

  半年以后,星舰二次升空。汲取了前一次失利经验后,SpaceX对火箭与地面基础设施进行升级,迭代1000多项技术。有进步,但不算完全体——从升空4分钟爆炸提升至10多分钟后爆炸。

  这枚全球有史以来最大、最强的可回收运载火箭,一次可运输150多吨重物抵达近地轨道,执行百吨级地球同步转移轨道、地月转移轨道、地火转移轨道任务。如果成功发射,将改变人类历史,让遥不可及的火星移民梦踏入现实;即使失败,也并不可惜,SpaceX的格言是:“Fail fast,but learn faster”(失败得快,但学得更快)。

  不过普通人对“成功”的评判,总会偏好于那些可见的成绩,例如火箭的单次发射成功,这很容易陷入狭隘的定义当中。

  SpaceX成了最成功的“破论者”。SpaceX特有的“快速失败机制”,使其在一次次失利之中,迅速吸收数据养料,造就了如今的霸主地位——2023年,SpaceX全年发射了1200吨有效载荷入轨,占全球商业火箭发射的80%份额。

  商业航天开始显现价值的契机,是下游通导遥产业需求的扩增与国家组建卫星互联网的决心。

  不过从时间线上来看,中国慢了美国不止一拍。2001年马斯克就自费打起了去火星这条超冷门赛道的主意;2010年,奥巴马政府宣布,将在未来5年内为NASA投入60亿美元,用于鼓励其使用商业性质火箭。

  以发射到近地球轨道为参照,SpaceX猎鹰9号的荷载价格为3000多美元/公斤(2.16万人民币),国内能做到这一价格的只有长征系列。

  “国家队的运载火箭,有国家立项的研发、试验费用投入及人员事业费投入,与民营公司全部都要自己承担相比,成本上天然就具有巨大的优势。”星际荣耀总设计师季海波坦言,如果在价格上与长征系列硬刚,民营队“毫无胜算”,不过随着“上天”火箭增多(尤其是商用液体火箭),整体市场行情报价将持续下探。比如1年以前,商业火箭的发射价格带还在10万/公斤往上跑。

  文昌发射场被寄予厚望,这是我国首个上商业航天发射场。已建成的一号发射工位是长征八号专用工位,正在建设的二号发射位将兼容我国大多数现役和在研的液体商用火箭,规划中的三、四号工位则将大多数都用在固体火箭。如果一切按计划推进,2024年年中,文昌商业发射场将实现常态化发射,发射工位紧缺的问题将得到缓解。另据《中国航天科技活动蓝皮书(2023)》预测,2024年,中国航天全年预计实施100次左右发射任务。

  目前应用比较广泛的技术是金属3D打印,天兵科技、星际荣耀、深蓝航天等多家火箭公司都有应用。金属3D打印的好处是,可以大幅度缩短制造周期、减少相关成本、满足轻量化需求,而且也更加容易实现复杂结构设计。

  另外如朱雀三号,采用了与星舰一致的不锈钢箭体结构制造工艺。不锈钢的主要优势是耐高温、便宜量大。当前主流的铝锂电合金熔点在600度左右,在不加防热层或隔热瓦的情况下,是没办法承受住发射和载入大气层时迎风面1200-1600度的高温。但加了,也代表着大幅度提升了成本。缺点上,304不锈钢的密度大约是铝锂电合金的3倍,且在同等强度要求下,不锈钢用料也要更多。这变相要求火箭造得更大,推力也更大。

  2001年时,马斯克曾考虑过买现成火箭,但高昂的报价(当时俄罗斯火箭报价2100万美元/枚),让他意识到“如果自己来造火箭,没中间商赚差价,总成本就可以大幅度降低”。这样的一个问题现在也摆在国内民营火箭企业面前。发动机占总成本的50%以上,如果能实现发动机的自研制造,既建了技术壁垒,还能省下成本支出。

  雷霆-R1液氧煤油发动机是国内采用首个针栓技术的液氧煤油发动机,该技术是实现发动机深度变推力的关键。深蓝航天副总经理&火箭总体部技术负责人郑泽表示,过去一年时间,雷霆-R1已进入到常态化试车阶段,也进行了批量化交付。按照计划,配置雷霆-R1的星云一号将于今年点火首飞,完成入轨发射和一子级垂直回收双重任务,近地运力3吨。

  火箭回收复用,可以明显降低综合成本。从类型上看,可以大致分为一子级回收与一子级、二子级全回收。不过二子级回收返回过程中,气动加热剧烈,实现回收复用的难度和代价要远大于一子级。目前常见的回收复用方案基本围绕一子级展开。

  “商业火箭,从设计之初就将成本放在核心位置。在技术方案上,要实现可回收重复使用;在生产制造上,需要有自己的工厂进行核心零部件的生产制造,以及舱段和整箭级别的装配和测试,同时将附加值较低的普通机械加工外协出去,利用国内强大的加工制造体系进行配套服务。这样做才能够实现关键技术和产品自主可控,制造成本也相比来说较低,加上可回收能力,整个火箭的成本将极具市场竞争力与价格上的优势。”郑泽说道。

  “2022年底、2023年初,星网、垣信招投标的靴子落地,部分民营火箭企业拿到订单,行业内的马太效应将显现。”罗毅告诉36氪,火箭是打得越多、可靠性越强,率获得两家央国企订单且多拿单的火箭企业将有更多的机会验证技术。另外,在决策惯性驱使下,已稳定服务两家央国企2年以上的火箭公司,将被优先录用。

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