中國(guó)故事丨揮“箭”星河的民間推力
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12月10日17時(shí)07分，星際榮耀公司自主研發(fā)的液氧甲烷可重復(fù)使用驗(yàn)證火箭雙曲線二號(hào)在位于中國(guó)西北荒漠的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，約1分鐘后，火箭在目標(biāo)著陸點(diǎn)平穩(wěn)精確著陸，火箭狀態(tài)安全恢復(fù)，飛行試驗(yàn)任務(wù)取得圓滿成功。
該火箭于11月初完成了首次垂直起降飛行試驗(yàn)，12月10日的飛行是其第二次飛行復(fù)用，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首次液氧甲烷火箭的重復(fù)使用。
幾天前，藍(lán)箭航天公司的朱雀二號(hào)遙三運(yùn)載火箭和星河動(dòng)力公司的谷神星一號(hào)遙九運(yùn)載火箭也在同一片荒漠中成功發(fā)射，分別代表著全球首款連續(xù)發(fā)射成功的液氧甲烷火箭邁入規(guī)?；虡I(yè)發(fā)射新階段以及國(guó)內(nèi)民營(yíng)火箭公司首次成功實(shí)施晨昏軌道發(fā)射任務(wù)，在2023年中國(guó)民營(yíng)火箭刷新的多項(xiàng)記錄上再添新績(jī)。
火箭的能力有多大，航天的舞臺(tái)就有多大。在長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭完成第500次發(fā)射之際，中國(guó)的商業(yè)航天也蓄勢(shì)待發(fā)，一枚枚民營(yíng)火箭“箭”在弦上，助力中國(guó)航天事業(yè)進(jìn)一步走向市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化。
打造高性價(jià)比的太空之旅
2017年，35歲的夏東坤已經(jīng)是中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院的資深技術(shù)人員，但是這一年他決定放下“鐵飯碗”，和同事劉百奇一同踏入民營(yíng)火箭的“藍(lán)海”。
他們二人的信心來(lái)自對(duì)中國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的敏銳觀察——一方面，國(guó)內(nèi)各個(gè)商業(yè)航天公司、地方政府紛紛推出了以通信、遙感為應(yīng)用的多個(gè)衛(wèi)星星座計(jì)劃，衛(wèi)星發(fā)射需求會(huì)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)急劇增長(zhǎng);另一方面，“國(guó)家隊(duì)”的火箭運(yùn)載能力無(wú)法滿足方方面面的需要。
“國(guó)家在2014年出臺(tái)多項(xiàng)政策，鼓勵(lì)民間資本參與國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。我們有信心靠自己積累的經(jīng)驗(yàn)研發(fā)出高性價(jià)比的火箭，就想走出來(lái)大膽闖一闖。”夏東坤說(shuō)。
2018年，劉百奇、夏東坤等一起創(chuàng)辦了星河動(dòng)力公司，該公司提供新型商業(yè)化運(yùn)載火箭發(fā)射服務(wù)，并發(fā)布了“谷神星”“智神星”商業(yè)運(yùn)載火箭研制計(jì)劃。
12月5日7時(shí)33分，谷神星一號(hào)遙九運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。新華社發(fā)(汪江波 攝)
“谷神星和智神星是人類于19世紀(jì)初最早發(fā)現(xiàn)的兩顆小行星，對(duì)當(dāng)時(shí)的人來(lái)說(shuō)，它們是遙不可及的。如今，人類的探測(cè)器已經(jīng)到訪過(guò)谷神星。我們希望自己造的火箭也能讓之前看似遙遠(yuǎn)的太空離日常生活更近。”夏東坤說(shuō)。
火箭高昂的發(fā)射成本，是阻礙人類大規(guī)模進(jìn)入太空的“攔路虎”，而運(yùn)載火箭的可重復(fù)使用是降低發(fā)射成本的最重要手段。北京星際榮耀空間科技股份有限公司液體型號(hào)總設(shè)計(jì)師季海波說(shuō)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭的可回收，是國(guó)內(nèi)外商業(yè)航天追求最高投入產(chǎn)出比的必經(jīng)之路，雙曲線二號(hào)驗(yàn)證火箭復(fù)用飛行的成功為中國(guó)商業(yè)航天掌握可回收技術(shù)打下基礎(chǔ)。
同樣意識(shí)到火箭可重復(fù)使用重要性的還有藍(lán)箭航天空間科技股份有限公司動(dòng)力研發(fā)部總經(jīng)理劉磊，2017年，他從北京航天動(dòng)力研究所加入藍(lán)箭航天。
“我剛加入的時(shí)候，馬斯克的可重復(fù)使用火箭已經(jīng)開(kāi)始發(fā)射運(yùn)營(yíng)了。我當(dāng)時(shí)就想：美國(guó)人能搞成，為什么我們中國(guó)人不行?并且當(dāng)時(shí)商業(yè)航天公司還是在打地基的狀態(tài)，可以自由發(fā)揮的余地更多。”劉磊表示相信，在他退休之前，能夠?qū)崿F(xiàn)坐著自己造的火箭去太空旅行的夢(mèng)想。
探索中國(guó)的可重復(fù)使用火箭
星際榮耀公司雙曲線二號(hào)近期的兩次成功發(fā)射驗(yàn)證了該火箭的快速重復(fù)使用能力。季海波說(shuō)，這意味著星際榮耀初步掌握了重復(fù)使用火箭低空返回與著陸和重復(fù)使用的一系列關(guān)鍵技術(shù)。
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11月2日，星際榮耀公司研發(fā)的液氧甲烷可重復(fù)使用驗(yàn)證火箭雙曲線二號(hào)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空。約1分鐘后，火箭在目標(biāo)著陸點(diǎn)平穩(wěn)精確著陸，火箭狀態(tài)安全恢復(fù)，飛行試驗(yàn)任務(wù)取得圓滿成功。
根據(jù)使用推進(jìn)劑的不同，火箭通?？煞譃楣腆w火箭和液體火箭。相較于固體火箭，液體火箭具備比沖高、推力可調(diào)、可多次啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，是可回收運(yùn)載火箭的更優(yōu)選擇。
劉磊說(shuō)，甲烷成本低廉、采購(gòu)方便，液氧甲烷不易結(jié)焦積碳的特性有利于發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭的維護(hù)，是打造可重復(fù)使用火箭的可行路徑之一。
“得出這個(gè)結(jié)論后，雖然我們明白自己是在走一條別人沒(méi)有走過(guò)的路，需要花費(fèi)更多時(shí)間，背負(fù)更多壓力，但目標(biāo)自始至終沒(méi)有改變。”劉磊說(shuō)。
經(jīng)過(guò)一系列準(zhǔn)備工作，藍(lán)箭航天團(tuán)隊(duì)于2023年7月12日迎來(lái)了朱雀二號(hào)遙二運(yùn)載火箭的成功發(fā)射。在眾人齊聲吶喊的倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，火箭底部的烈焰熊熊噴射，形成4道明亮的光束，將火箭送上天空。火箭內(nèi)部以液氧甲烷為動(dòng)力的“天鵲”發(fā)動(dòng)機(jī)，為藍(lán)箭公司掌握可回收技術(shù)打下基礎(chǔ)。
“藍(lán)箭航天從2015年成立到實(shí)現(xiàn)成功發(fā)射用了八年時(shí)間，可謂是八年磨一‘箭’。” 劉磊說(shuō)。
在朱雀二號(hào)遙三運(yùn)載火箭成功發(fā)射后，藍(lán)箭航天公布了朱雀三號(hào)可重復(fù)使用液氧甲烷運(yùn)載火箭的研制計(jì)劃。朱雀三號(hào)一級(jí)設(shè)計(jì)復(fù)用次數(shù)將不少于20次，運(yùn)載能力較強(qiáng)，可助力大規(guī)模星座組網(wǎng)任務(wù)。
帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈良性發(fā)展的“箭頭”
火箭是進(jìn)入太空、開(kāi)發(fā)太空的最主要工具，現(xiàn)階段民營(yíng)火箭公司的主要客戶是商業(yè)衛(wèi)星公司。“我們更多的是瞄準(zhǔn)商業(yè)市場(chǎng)的應(yīng)用，去解決客戶的痛點(diǎn)，客戶需要什么，我們就去研發(fā)什么。”夏東坤說(shuō)。
北京國(guó)電高科科技有限公司是一家以研發(fā)低軌衛(wèi)星為主的商業(yè)航天公司，這家公司與星河動(dòng)力的合作始于谷神星一號(hào)的首發(fā)箭。
“首發(fā)箭發(fā)射失利的風(fēng)險(xiǎn)較高，一般來(lái)說(shuō)衛(wèi)星企業(yè)不愿意使用首發(fā)箭，但我們公司對(duì)星河動(dòng)力的技術(shù)部門較為了解，對(duì)他們很信任，果然第一次合作就旗開(kāi)得勝，為之后的合作打下了良好的基礎(chǔ)。”國(guó)電高科相關(guān)負(fù)責(zé)人裴瑤說(shuō)。
裴瑤表示，公司在選擇火箭時(shí)既看重穩(wěn)定性也關(guān)注性價(jià)比，“國(guó)家隊(duì)”的大運(yùn)力火箭固然可以發(fā)射商業(yè)低軌小衛(wèi)星，但“起步價(jià)”較高，而民營(yíng)火箭公司研制了能精準(zhǔn)匹配這部分需求的小運(yùn)力、低軌發(fā)射的火箭，發(fā)射價(jià)格可大為降低，為衛(wèi)星公司提供了多一種選擇。
近年來(lái)，北京國(guó)電高科科技有限公司通過(guò)民營(yíng)火箭發(fā)射了8顆低軌窄帶通信衛(wèi)星。這些衛(wèi)星可解決地基信號(hào)覆蓋不到的區(qū)域內(nèi)的物體信息回傳，在山水林田湖草沙、地質(zhì)災(zāi)害、病蟲(chóng)害和特高壓線路等領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)上發(fā)揮作用。
商業(yè)火箭與衛(wèi)星都是中國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，目前，該市場(chǎng)規(guī)模已超萬(wàn)億元，國(guó)內(nèi)已注冊(cè)并有效經(jīng)營(yíng)的商業(yè)航天企業(yè)數(shù)量超過(guò)400家。
12月9日7時(shí)39分，朱雀二號(hào)遙三運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。新華社發(fā)(汪江波 攝)
藍(lán)箭航天在浙江布局了兩個(gè)智能制造基地，分別開(kāi)展火箭總裝測(cè)試、發(fā)動(dòng)機(jī)制造和熱試車工作，朱雀二號(hào)火箭配套所需的零部件有很大一部分也來(lái)自浙江。
“火箭的制造處于我國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈的上游，火箭發(fā)射位于中游，火箭公司通過(guò)不斷研發(fā)與改進(jìn)，能夠摸索出一套適用于全產(chǎn)業(yè)鏈的標(biāo)準(zhǔn)化流程，帶動(dòng)商業(yè)航天走向良性循環(huán)軌道，使商業(yè)航天的普及度越來(lái)越高。”劉磊說(shuō)。
（原標(biāo)題：中國(guó)故事丨揮“箭”星河的民間推力）
【責(zé)任編輯：黃奕宏】
【內(nèi)容審核：孫令衛(wèi)】
