中国的商业航天迎来了密集发射期。
第一财经记者整理后发现,在最近二十五天里,我国实施了九回火箭发射。依据泰伯智库公布的2025上半年中国商业航天产业进展数据年报,到六月为止,我国已经实现了35次火箭发射。也就是说,在最近二十五天内,我国火箭发射的次数已经达到了上半年总次数的四分之一以上。
先前九回发射,至少五回是用于国网星座,该星座是中卫网集团牵头打造的宽带互联网卫星系统,被称作“中国版星链”。与SpaceX星链雷同,国网星座也必须借助庞大的卫星网络,方能达成全球范围覆盖的目标。
在近地轨道卫星联盟的角逐中,率先将卫星送入太空者将最先获得有限的轨道与频段使用权。据对多家火箭和卫星生产企业的走访得知,目前我国火箭在运载能力和回收工艺等方面尚存不足,怎样实现发射次数增多、费用减少的密集部署,已成为中国商业航天领域亟待攻克的难题。
卫星发射成本高,发动机是运载关键
“贵,很贵。”是姜路野对当前国内卫星发射成本的直接评价。
姜路野担任星梭科技的CTO,该公司专门从事液体复用火箭的研发与生产。姜路野向外界透露,在整个航天产业的各个环节中,发射过程所耗费的开支通常是最大的负担。某航天器生产公司负责人向媒体坦言,国产航天器的发射开销约莫每公斤十五万元,一架重达五百公斤的航天器发射费用或许就达到七千五百万元,据该航天器制造设施的当前发展水平判断,航天器的发射开销甚至可能超越其自身的生产费用
发射卫星需要加上基地建造、发射场维护等费用,姜路野说明,这些花费大多情况下是固定的,可以通过增加发射次数来分摊。“但火箭发射的花销,必须借助技术发展才能大幅降低,其中最为重要的部分是发动机的改良和重复使用。”
姜路野认为,随着火箭运载能力的增强,单次飞行可以装载更多颗卫星,这样能够有效降低每颗卫星的额外开销,进而减少整个网络系统部署所需的发射开支。
火箭的运载能力取决于发动机的表现,回收的可行性也受其影响,这两者都与发射费用紧密相连。
姜路野向第一财经记者说明,发射操控、火箭整体构造设计等方面在国内已有成熟经验可供参考,但针对这一批高负载的商业航天火箭,其高压输送系统的管路布局复杂、运行环境苛刻,技术标准更为严格。星梭科技的另一位团队成员蒋万松透露,目前公司大约有百分之三十的创新资源投入到发动机研发上。
在众多火箭发动机技术选项里,燃料种类和循环方式几乎决定了火箭最终能运载的重量上限。姜路野指出,目前国内普遍使用的液氧煤油发动机存在高温导致结焦的技术瓶颈,一旦管道内形成沉积物,后续清理工作就会变得非常困难。对于需要重复使用的火箭而言,若在每次发射前都要进行大量的管道清洁作业,那么其整体使用成本就会显著提高。相比之下,液氧甲烷被认为是更适合复用的燃料。
在这一方面,SpaceX更早交出了答卷。
SpaceX的猛禽发动机运用了全流量分级燃烧的构思,以液氧和甲烷作为燃烧物,为星舰赋予能量。这种设计不仅适合频繁重复使用且性能稳定,还由于燃烧效率更高,显著增强了火箭的运载能力。姜路野说明,所谓的“比冲”,实际上是指火箭发动机对燃料的利用程度,数值越大,代表等量燃料能产生更强的推力。
一位航天企业负责人对第一财经报业集团记者坦言,国内另外几家公司也在研究全流量燃烧技术方案,其中涉及军方背景的单位也在攻关这一技术瓶颈,这个消息表明,一个新机遇已经显现,谁能将实验室阶段的成果转化为实际工程应用,谁就有望在未来的运载能力竞赛中获得显著的领先地位。
姜路野表示,团队现阶段正在开发一款200吨级的液氧与甲烷全流量补燃循环发动机,型号为“猛犸一号”。该发动机在标准海平面条件下的推力能够达到240吨,比冲指标为330秒。姜路野向媒体说明,这一性能意味着发动机可以在极短时间内驱动起飞重量超过1000吨的火箭脱离发射台,“这为重型运载火箭的商业化运营奠定了基础”。
星舰是参考答案吗?
讨论国内商业航天领域,星舰可作为普遍参照物。星舰的回收工艺,包括用装置捕获第一级火箭,或回收整流罩,都是国内多数商业航天公司必须攻克的难关。
太空基金数据显示,去年全年SpaceX实施了152次发射,安置了将近两千颗星链卫星。大约六成的任务动用了新式助推器,有些助推器在十二个月内执行了多达二十四次飞行。每月平均部署167颗卫星的进度,促使星链系统迅速扩张。据分析,借助循环利用手段,猎鹰9号每次飞行费用由九千万美元降低至三千万美元,降幅逾六成。
然而,所谓“筷子架火箭”,又或者整流罩的循环使用,都必须和火箭的尺寸、构造以及运载能力相吻合。
姜路野表示,星梭科技团队研发的新式火箭满载重量超过千吨,这个数值几乎是SpaceX猎鹰九号起飞重量的双重。他说,运载量越大,整体发射费用就能得到有效控制。如果卫星运送能力提升到四十吨,整体发射费用将减少一半以上。
猎鹰九号返回时,火箭尾部会弹出四根能伸缩的装置,形似粗壮的支架,向两边伸展,以便火箭能够安稳地停放在海上的接驳船或者地面的基座上。
这种办法在中等尺寸的运载器上验证过效果显著,但姜路野表示,运载器越庞大,着陆时产生的惯性力也就越猛烈,单靠腿部来缓冲或许无法确保机体完好无损。所以,针对他们所研发的火箭,像猎鹰那种利用支撑腿的回收模式可能并不合适。他同时说明,研究组正在研究其他新型降落技术,以便匹配具备更大推力和起飞总重的运载器。
要让这些构想真正落地,并非像画一张图、跑一行代码那么简单。
姜路野表明,重型火箭的研制需要众多模拟测试作为基础。“通过模拟系统反复测试,能够减少实际操作中的危险和开支。”姜路野向笔者说明,与数字模拟不同,地面测试必须使用发射场设施,建立完备的检测装置,并且要通过多级安全审查,单个步骤可能就要耗费数月时长和众多资源。因此,怎样跨越从虚拟到实际,即“sim-to-real”的界限,构成了限制商业航天进步的关键挑战之一。
为了弥补这个不足,我们将采取双重保障措施,姜路野表示,星梭科技的团队会运用虚拟模型与现实环境测试相结合的方法进行验证。
姜路野向记者说明,数字孪生相当于为火箭制作了一个“数字镜像”,科研人员能够借助电脑输入流量、速度、压力、温度等数据,审视燃烧环节的每个细节;地面测试则是模拟真实环境的验证,研发团队在预燃和燃烧阶段放置了大量感应装置,即时获取信息,用以核实虚拟推演的准确性。
我们团队现有六十名成员,他们大多毕业于清华等顶尖学府以及国内知名研究机构,预计到今年岁末团队人数将增至大约二百人。团队扩张之后,会有一半人手用于可回收火箭整机的研发工作,另一半则致力于发动机核心技术的突破。这两方面工作同时开展,才能有效提升运载能力。
成功率并非百分百,卫星组网仍是大客户
热闹的发射背后,也并非全是捷报。
上周,蓝箭航天朱雀二号改进型遥三运载火箭飞行时发生意外,试验未能成功。虽然官方没有公布详细的事故信息,但据一些行业内部人士告知媒体,这次飞行中的问题与一组正在组建的商业低轨卫星有关联。
那边,SpaceX的王牌项目星链(StarLink)也并非进展顺利。七月底,持续有用户反映StarLink网络不稳定,累计有六万多名全球用户在Down Detector网站上提交了网络连接故障的反馈。Kentik的互联网分析主管Doug Madory谈到,Starlink的停用时长已逾两小时,该服务自成为核心通讯供应商后,遭遇过最长的停用时段。
火箭飞行出现故障,星链服务偶有停滞,这些情况持续向外界表明:商业航天并非零风险行业。技术存在变数,市场需要高额投资,迫使公司探索更稳妥、长久的赚钱方法。
咨询机构Novaspace在其研究报告里提到,SpaceX的赚钱方式正在发生转变。这家企业不再仅仅依靠火箭发射业务,收入来源也变得不再单一。它正在逐步转变为一个依靠星链持续产生收入,并且借助可重复使用火箭的太空设施与服务提供者。到2024年为止,星链的用户总数达到460万,其中住宅用户占440万,每个住宅用户的平均收入大约是2000美元。
成就个人抱负的同时,积累资源也十分关键。星梭科技刚获得数千万天使投资,同时透露今年第四季度将进行首型全流量补燃发动机核心部件点火测试。极光星通也宣布完成A3轮融资,国开科创是主要出资方,这笔资金将主要投入到低轨星座卫星的研制以及空间技术验证服务的强化上。
有位专注于航天商业投资的人士向第一财经记者透露,当前的资金运作显示出投资界正将更多精力用于核心技术的构建,特别是火箭动力体系的创新和近地轨道卫星系统的部署。
资本市场持续活跃,行业前景逐步明朗。深蓝航天负责人赵亚透露,火箭可复用技术一旦成熟,接下来三年里需求量最大的领域将是卫星星座构建。低轨卫星星座的部署有着十分迫切的要求,姜路野谈到,成本不高且能运载大量物资的发射能力是商业航天领域发展的核心支撑,只有迅速在这一能力上取得领先,才能为将来多种多样的太空活动打下根基。
无论是运输货物还是载人,其根本目的都是增强运输效能与扩大服务范围。姜路野指出,星梭科技正积极研究其他创新运用方式,诸如太空观光和跨洋旅行等领域。
商业航天领域,商业化不可或缺。运力不只是技术层面的挑战,更是商业航天能否构筑持久优势的关键因素。率先实现低成本运作与高运载能力的公司,才有望主导未来太空产业的走向。