關于我國商業運載火箭發展的思考

◎ 龍 威 徐 拓 劉 曉 李 鐸

（1.北京宇航系統工程研究所；2.中國長征火箭有限公司）

近年來，我國出臺了一系列支持和鼓勵發展商業航天的政策。特別是2014年，國務院在《關于創新重點領域投融資機制 鼓勵社會投資的指導意見》中提到：鼓勵民間資本發射和運營商業遙感衛星。國內政策的松綁，加上國際上美國太空探索技術公司（SpaceX）等明星企業的示范效應，使得在短短幾年時間內，國內相繼成立了多家民營航天發射服務公司，這些公司紛紛推出了其商業運載火箭的未來型譜規劃。本文將結合航天發射服務的行業特征，對商業運載火箭的發展進行初步探討。

一、國外商業火箭概述

（一）國外商業火箭情況簡介

1.美國

美國擁有由大、中、小型運載火箭，以及一次性、可重復使用運載火箭等各型運載火箭所構成的最為完整的運載火箭型譜。美國火箭制造商經歷了多家競爭、整合變更、商業興起三大發展階段，目前典型的發射服務供應商為美國波音公司、美國洛克希德·馬丁公司、美國聯合發射聯盟（ULA）、美國太空探索技術公司（SpaceX）及美國藍色起源公司（Blue Origin）等。此外，美國還擁有普惠、洛克達因等單機分系統供應商。

2.俄羅斯

俄羅斯的主力火箭主要沿用前蘇聯時期的設計和關鍵技術，主要為“質子”“天頂”“隆聲”“聯盟”“安加拉”系列，以及“微風”上面級等；主要的商業航天公司為俄羅斯海上發射服務公司、國際發射服務公司及能源火箭航天集團等。俄羅斯的商業火箭后續將在加大包絡空間、減輕火箭質量等有助于提高發射服務性價比的方面進行改進設計。

3.歐空局

歐空局推出了“阿里安”和“織女星”系列運載火箭，基本壟斷了歐洲發射市場。盡管歐洲發射服務市場以發射大衛星為重點，但近年來以“織女星”系列為代表的小型運載火箭發展迅速，其發射服務任務已開始向歐洲以外的國家和地區延伸。

（二）國外商業火箭發展趨勢

從最近幾年的發展趨勢來看，國外航天企業均將提高火箭進入空間的性價比作為后續發展首要考慮的因素之一。無論是挖掘現役火箭能力，還是開展重復使用研究，或者提出模塊化和組合化的設計思路，均與提高發射性價比這一目標相關聯。此外，為了滿足未來深空探測及單星補網的實際需求，重型及微小型火箭也將成為國外火箭發展的重點方向。

二、我國商業火箭現狀

自2014年我國首家民營商業航天公司——深圳翎客航天技術有限公司成立以來，據不完全統計，目前已經有約十余家主營商業航天發射的公司。下面將從固體運載火箭、液體運載火箭和可重復使用運載火箭這3個方面，對我國商業火箭情況進行簡要介紹。

（一）固體運載火箭

相對液體推進劑運載火箭，固體推進劑火箭設計簡單，成本較低，因此多數民營商業航天公司均從研發固體火箭開始，逐步進入商業航天發射服務領域。具體為：

中國航天科技集團有限公司推出的商業固體運載火箭為長征十一號（CZ-11)、捷龍，中國航天科工集團有限公司推出的商業固體運載火箭為快舟系列；截至目前，CZ-11和快舟一號甲（KZ-1A）已經圓滿完成數次飛行試驗，特別是CZ-11火箭近期還完成了我國首次海上發射飛行試驗，技術相對較為成熟。其余型號均處于研制階段，并將于近期完成首飛。

我國民營商業航天公司研發的固體運載火箭主要有北京零壹空間科技有限公司的OS系列，藍箭航天技術有限公司的“朱雀”一號，北京星際榮耀空間科技有限公司的“雙曲線”一號，星河動力（北京）空間科技有限公司的“谷神星”火箭等。上述固體火箭的起飛質量均為30t左右，3～4級串聯構型，直徑不超過1.4m，500km SSO運載能力集中在300kg以內。截至目前，民營商業航天公司的火箭均處于首飛未成功或在研制階段。

（二）液體運載火箭

國內從事液體運載火箭研制的民營商業航天公司主要有：藍箭航天公司、星際榮耀公司、深圳市翎客航天技術有限公司、北京星途探索科技有限公司、北京深藍航天科技有限公司等。其推出的火箭產品推進劑主要為液氧煤油和液氧甲烷，起飛質量均為100t級或以上，2～3級串聯構型，近地軌道運載能力為1.5t級或以上。其中，藍箭航天公司已經完成了80t級“天鵲”液氧甲烷發動機全系統試車，標志著其已經掌握了百噸級液體火箭發動機的全部關鍵技術。目前民營商業航天公司的液體商業火箭也均處于研制階段，預計在2021年左右迎來集中首飛。

（三）可重復使用運載火箭

從降低成本的角度考慮，部分民營商業航天公司啟動了可重復使用運載火箭的研制工作，主要有翎客航天公司、星途探索公司、深藍航天公司等，技術路線均以采用液氧甲烷動力系統、可控式降落回收為主。近期，翎客航天公司與青海省茫崖市簽署合作協議，按照協議，將在茫崖市冷湖鎮建造可回收火箭試驗基地，為后續商業發射提供基礎保障。目前，國內的商業可重復使用火箭研制均處于關鍵技術攻關階段，距離正式提供商業發射服務還有一定差距。

三、現階段我國民營商業航天公司的特征與問題

考慮到目前我國商業航天尚處于起步階段，民營商業發射公司成立時間較短，均屬于成長期，民營資本對商業航天還處在追捧時期，因此現階段商業火箭發展的特征烙印也非常明顯，具體如下。

（一）規模較小，產品定位集中，技術成熟度提升空間大

航天是技術門檻較高的高科技領域，民營運載火箭公司均將相對簡單的小型運載火箭，尤其是小型固體運載火箭作為進入商業發射服務領域的敲門磚，因此，目前我國民營火箭公司的產品定位較為集中。由此也可以預見，未來近地軌道200kg級的發射服務市場將面臨最激烈的競爭。此外，航天領域對相關產品的質量和可靠性有苛刻要求，作為民營火箭公司初創時期的產品，現階段民營火箭公司的技術成熟度還有較大提升空間，試驗子樣數量還需要大量積累。

（二）技術發展路線趨同，自主創新少

目前來看，民營商業航天公司的技術路線趨同，即以體制內成熟型號技術或現役小型火箭為技術基線進行改進研制甚至仿制，以期積累相關研制經驗，再逐步開展中型、大型火箭甚至是可重復使用火箭的研發工作。民營商業航天公司為了能夠在國內商業航天領域迅速立足，不可避免地產生在技術研制初期，低水平的重復研制建設多、自主創新少等問題。而初創時期缺乏自主創新的基因，將會使得其后續火箭型號的創新出現瓶頸。

（三）對體制內資源依賴性大

由于目前民營商業航天公司均處于發展初期，產品、試驗等相關基礎保障設施較為匱乏，因此其產品的研制與配套還需要依賴體制內單位的各種資源提供保障。這樣的優點是為民營商業航天公司節省了大量基礎設施建設資金投入，但是缺點是其產品研制周期不受控，研制靈活度受現有條件制約。

（四）對社會資本依賴性大

對比中美商業航天公司的發展歷程不難看出，其中一個很顯著的特征是美國商業航天企業的創始人基本上都是已經在其他商業領域完成了資本原始積累才進軍航天領域，其資金支配的自由度較高，產品起點也較高；而我國的創業者基本都是依托社會資本才能從事商業航天業務，因此資本的逐利性對公司的發展規劃影響較大。

四、對商業運載火箭未來發展的分析與建議

（一）發射成功是商業航天公司生存的根本

高可靠性是航天領域的重要特征，商業航天也是航天，因此商業火箭公司也需要對可靠性予以充分的重視。盡管商業航天公司可以通過購買商業保險以降低發射失敗所帶來的資金損失風險，但是對于初創公司和新研產品而言存在能否獲得保險公司承保的風險。同時一旦發射失利，后續保費將大幅增加，從而導致發射成本劇增；若連續失利，甚至還有提前退役的風險。因此，商業航天公司更應注重產品質量，提升可靠性，可以通過進行充分的地面試驗驗證和執行高頻次任務相結合的方式，達到提升技術與產品可靠度、增加成功子樣數的目的。

（二）低成本是商業航天公司發展的方向

商業航天具有市場化程度高的特征，對成本的管控將與傳統航天有著本質區別。傳統航天運載火箭的研制成本除了與火箭總體方案有關外，還與火箭計價模式、均攤費用、試驗費用、質量管理等額外費用有關，難以實現低成本。在全球商業航天成本及商業發射價格逐年下降的新業態下，我國的商業航天公司也需要在低成本方面多做功課。實現低成本的途徑很多，例如，可以開展可重復使用商業火箭的研制，精簡管理體制，升級生產模式，推廣3D打印、智能制造，進行模塊化設計與量化生產，提升單機元器件功能，擴大集成性應用等。另外，低成本絕不意味著可以放松對高可靠性的要求，而應該在不以犧牲產品質量的前提條件下，降低研制與管理成本，實現低成本與高可靠性兩者間的平衡。

（三）自主創新是商業航天公司發展的最強推動力

商業航天的發展絕不是對傳統航天的簡單重復，其發展離不開自主創新。我國傳統航天火箭研制采用的是“總體—分系統—單機”模式，在技術創新方面較為保守，創新失敗帶來的壓力往往壓抑了創新的持續進行。商業發射服務以市場需求為導向，多樣化發展與自主創新將賦予商業航天公司快速發展的生命力。商業火箭的自主創新是全產業鏈的，包括創新技術方案（如智慧火箭等）、創新發射模式（如傳統的陸地發射及海上發射和空射）、創新動力模式（如核動力推進）、創新研制與配套模式，甚至是創新服務內容模式（如太空旅游和深空探測）等。

五、結束語

商業運載火箭是我國商業航天的重要領域之一，高技術含量、高資金投入、高發射風險是其主要特征。考慮到我國工業基礎相對薄弱，相關領域人才缺乏，以及社會資本對商業航天的認知有待進一步提升等，我國商業火箭還需要經歷一段時間的發展期，商業航天公司要遵循航天產品研制規律，從盲目追求商業航天企業估值回歸到航天技術研發的本質上來。此外，由于運載火箭的特殊屬性，商業運載火箭既是軍民融合戰略最直接的體現，也需要相關政策對其安全性進行規范。隨著社會的不斷進步，相關政策的不斷完善，在全球商業航天經濟不斷發展的大環境下，盡管我國商業火箭的發展之路任重道遠，但最終一定會為我國的航天強國建設提供有力有益的補充和支撐。