商用火箭行业日渐成熟,星河动力的未来之路还有多远?

@于斌 出处:二牛网 2024-09-09 19:49

自2014年前后,国家开始出台系列政策,“鼓励”民营企业发展商业航天事业后,我国商用火箭行业的发展,也如火如荼。不过,在很多人眼里,“造火箭”是一项尖端技术、也是一个个浩大的工程。也正是因为商业火箭行业的认知度不高,其商业化之路也充满了艰难险阻。

正如北京星河动力航天科技股份有限公司(以下简称“星河动力”)CEO刘百奇在接受「甲子光年」专访,被问及造火箭“最难的事情”的时候坦言:“最难的是所有人都认为造火箭这件事很难。”

不过,星河动力却并不畏惧困难。因此,星河动力也自2018年成立后,短短几年时间内,就成为国内火箭发射次数最多、成功率最佳的民营火箭公司。

实际上,星河动力眼前遇到的困难,与行业整体遇到的挑战别无二致。业内人士遍认为,商业航天发展,目前仍处在初级阶段,面临低轨小卫星供给不足、商业运载火箭运力低、发射成本高等问题。而因此带来的商业化问题,也是星河动力无法回避的挑战。

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因为小小一个螺孔,终结9连胜

作为商用火箭发射成功率方面的佼佼者,星河动力也有“马失前蹄”的时候。据此前的媒体报道,9月21日,谷神星一号(遥十一)运载火箭,在我国酒泉卫星发射中心点火升空。然而,这次火箭发射任务,则不幸失利。相关团队也积极分析和排查发射异常的具体原因。

彼时,星河动力作为中国民营航天企业的“优秀代表”,也通过官方公众号明确表态,将坚持敬畏航天技术的态度,全力查明故障原因,认真组织谷神星一号的修复工作,确保未来发射任务能够持续成功。

商用火箭行业日渐成熟,星河动力的未来之路还有多远?

图源:星河动力公众号

据此后的新闻报道内容显示,本次火箭发射失利的原因,却有些令人啼笑皆非。事后,星河动力航天官微消息显示,2023年10月23日,星河动力航天公司组织召开了谷神星一号(遥十一)运载火箭飞行故障归零评审会。

根据公布的失利原因,谷神星一号(遥十一)运载火箭飞行故障问题定位于一级发动机喷管扩张段烧蚀异常。在喷管扩张段组件螺钉孔加工过程中,由于操作不当导致碳布层产生内部缺陷,造成扩张段烧蚀异常,进而导致一级飞行姿态失稳。

总结下来,也就是说,因为一个小小螺孔的质量问题,导致整个火箭发射任务失败。

而对于该失利原因,星河动力也再次拿出了负责任的态度。明确表示:航天事业是一个高投入、高风险的事业,任何对质量的疏忽,都会带来不可挽回的损失。星河动力未来也将以此为戒,严格把控每一个细节,确保发射任务万无一失。

虽然星河动力言尽于此,但是这次失利,却宣告其此前的火箭发射9连胜,至此终结。由此也不得不令人想起那个成语故事:千里之堤,溃于蚁穴。

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商业火箭发射虽殊途同归,但技术之路很窄

条条大道通罗马。同样是发射商业火箭,但是从技术路线来看,却有不同的选择。随着我国商业航天事业逐渐步入成熟期,这个赛道也不像当年那样人迹罕至,而是玩家众多。

只是,在火箭发射的技术实现路径上,不同玩家也有不同的选择。

据了解,整体来看,火箭的技术路线按推进剂种类来划分,可以分为液体燃料和固体燃料。不过从环境保护、制造工艺、商业应用等方面来分析,却各有优劣。

例如,液体燃料中的液氢比冲值最高、无毒、无污染,是非常理想的航天燃料,但由于密度低且氢分子极易逃逸,液氢火箭的贮箱和增压输送装置工艺复杂、体积庞大、造价昂贵,难以商用;而肼类推进剂虽然状态稳定,但作为有毒推进剂有着很强的时代背景,对商用并不友好。

因此,商业火箭也只剩下以甲烷为代表的气体燃料、以煤油为代表的液体燃料,和固体燃料。对比来看,甲烷推进剂代表了行业未来的发展趋势,而煤油推进剂技术相对更为成熟。

固体火箭结构,则相对简单。只是,不容忽视的是,无论哪种技术路线与助推剂方案,都需要考虑现有资源的约束。

而且,在很多玩家同台竞技之时,这类企业还需要考虑差异化优势与行业竞争格局。由此也导致了,看起来并不拥挤的商业火箭赛道,可选择的技术路线却十分有限。

对于星河动力而言,其选择的路线是小固体加煤油的方式,也就是先通过门槛相对更低的固体燃料切入市场,并逐渐实现在液体型号火箭方面的突破。很显然,这也是一种相对求稳的策略。

正是在这种策略的推动下,星河动力也通过谷神星一号火箭这款旗舰产品,连续9次成功发射。

不过,不容忽视的是,虽然小型固体火箭发射成功率高,也为其塑造了安全可靠的平台形象。但是却存在着盈利空间和发展空间都十分有限的先天不足。

据观察,目前业内的共识是,固体燃料推进剂只是商用航天企业入局的跳板,液体燃料的技术路线,才是大势所趋。

因此,包括星河动力在内的商用航天企业,都纷纷将液体火箭型号的计划列入了日程。因为在业内人士看来,固体型号的产品,难以支撑商业火箭公司的业务以及未来发展的想象空间,以及在资本市场的估值。

商用火箭行业日渐成熟,星河动力的未来之路还有多远?

图源:新华社记者摄影(安徽星河动力整装下线的“智神星一号”液体运载火箭)

因此,可以预见,未来星河动力的挑战在于,其是否能在液体型号产品方面有所突破。据公开资料显示,早在2018年底,星河动力就启动了煤油火箭智神星一号的立项工作。

按照计划,智神星一号火箭计划于今年11月在海南国际商业航天发射中心执行其首次飞行任务,这也标志着星河动力在可回收火箭领域迈出了坚实的一步。

值得注意的是,智神星一号,是一款中大型可重复使用液体运载火箭。它采用液氧煤油作为动力源,具备高达50次的重复使用能力。

因此,届时该火箭如果成功实现首飞,对星河动力未来的发展而言,也将具有里程碑意义。

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商业火箭行业危机并存,星河动力恐难独善其身

很多人会误以为,以固体燃料作为推进剂的火箭,研发起来更容易。而以液体燃料为推进的火箭,因为更有前景,门槛更高、研发更难。其实,这是一种误区,这种说法,也不准确。

因为目前来看,固体火箭的研制周期短,是因为固体火箭动力系统天然的具有军用属性,相当部分工作只能由特定资质企业从事。

而这种燃料,因为更易于获得,所以采用的是周期更短,依赖外部采购的“集成研制”模式。而液体火箭,企业普遍会自主研制发动机,所以导致火箭研发的整体周期变长。

但是实际上,无论是哪种方式造火箭,都将面临着各种各样的挑战。以两种燃料都采用的星河动力为例。

因固体发动机将是其长期独家的战略资源,目前其是商业航天固体火箭发动机的唯一配套方,长期不会发生变化,地位稳固。而这种资源十分稀缺,也意味着会限制商业火箭公司的发展空间。

商用火箭行业日渐成熟,星河动力的未来之路还有多远?

谷神星一号固体火箭 | 来源:星河动力

而液体火箭发动机虽然已经进入商业化阶段,但是依然存在着一些不确定性。例如,在天龙二号运载火箭上应用的YF-102液氧煤油发动机,已经助力该火箭成功首飞。

但是,该发动机面临的主要问题是自我的知识产权保护,如何防止该产品被滥用复刻,也为其未来的商业化带来挑战。同样的道理,当星河动力的液体型号产品研发成功后,势必也会面临类似的行业挑战。

除此以外,随着商业航天领域进入高速成长期,行业内卷也会加剧。例如,一些企业可能会跟风模仿美国SpaceX等企业的发展路径,大搞拿来主义,但是不一定符合我国实际的市场环境。也有一些企业可能贸然入局,但是却如当年的新能源汽车赛道,入局者众,成功者寡。

因此,已经走在前面的星河动力,或许仍需稳中求进。在确保商业火箭发射成功率的同时,加快其研发速度、缩短其产品研发周期,才能更加具有市场竞争力。

回过头来看,虽然液体型号的火箭研发势在必行,但是在YF-102助力实现了火箭首飞后,星河动力却已经是这个领域的追随者了。而在行业普遍遇到的商业火箭研发周期长、投入成本高、商业化空间尚不明朗等问题上,星河动力依然有很长的路要走。

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结语

据媒体报道,星河动力早年就开始研发“太空专车”“太空高铁”。而在星河动力创始人兼首席执行官刘百奇看来,公司的中大型重复使用液体运载火箭——智神星一号与轻小型固体运载火箭——谷神星一号,分别就是一辆“太空高铁”和“太空专车”,而星河动力就是一家太空运输公司。

因此,星河动力的商业模式也非常直接,按照刘百奇的说法,就是用火箭把客户的卫星、飞船等航天器送入预定轨道,收取运输服务费。甚至可以说,星河动力让人们有朝一日到太空旅游变成了可能。

实际上,在国际上,随着SpaceX、维珍银河、蓝色起源等企业的崛起,太空旅游已迈向常态化运营。据公开信息,目前全球已有数十人通过商业行为进入太空。

但是,除了宇航员,普通人也能有机会遨游太空的理想,固然很“丰满”,但是真正要实现批量化、规模化运营,显然仍是道阻且艰。

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