產業一線｜像搭積木一樣造火箭，如何將發射成本打下來？
3月30日19時00分，中科宇航力箭二號遙一運載火箭·國際紡都號(下稱力箭二號)在甘肅酒泉東風商業航天創新試驗區首飛成功，將新征程01衛星、新征程02衛星和天視衛星01星送入預定軌道。
力箭二號發射前，中新經緯走訪了中科宇航位于甘肅酒泉的專有發射工位和技術廠房。彼時在現場，中新經緯看到，工作人員正在對火箭進行加注合練，為火箭發射前的最后一次“全身體檢”做準備。
從力箭一號135噸固體火箭到力箭二號625噸液體火箭，中科宇航的力箭系列火箭完成跨越式迭代。這款瞄準批量化發射的液體火箭，是如何將原來每型火箭5到10年的研制周期大幅縮短的？是否能將火箭的發射價格打下來？
中科宇航研制的力箭二號火箭 中新經緯 魏薇攝
625噸液體火箭要突破哪些難題？
公開資料顯示，中科宇航全稱中科宇航技術股份有限公司，成立于2018年12月，是由中國科學院力學研究所培育孵化的高新技術企業。
本次發射的力箭二號火箭是一款液體運載火箭，起飛重量625噸，起飛推力達753噸，近地軌道(LEO)運載能力達12噸，500公里太陽同步軌道(SSO)運載能力達8噸，全長53米，芯級直徑3.35米。運載能力在中國液體火箭中屬于第一梯隊，首飛即服務國家重大航天工程，已具備支撐通信衛星互聯網組網、低成本貨物運輸等大規模發射任務的能力。
“本次首發的力箭二號是在力箭一號的基礎上研制的�！绷柛笨傇O計師廉潔對中新經緯表示，力箭二號運載火箭的航電與飛控系統都是力箭一號運載火箭成熟產品的繼承，飛行控制組合、時序控制組合等在產品或指標上實現了一致互通，基礎層、鏈路層、應用層的三層構架軟件實現了移植復用，原本一個月左右的電測時間縮短到了一周以內，大大降低了測試周期與測試成本。
力箭二號副總設計師廉潔 中新經緯 魏薇攝
從固體火箭到中大型液體火箭，要突破諸多技術難關�！盀閷崿F8到12噸的運載能力，團隊迭代了400多個技術路徑�！绷疂嵒貞浀�，力箭二號CBC火箭構型、推進劑加注量等核心參數，是設計師們經過無數個夜晚、通過一次一次計算出來的。
研制過程中的挑戰接踵而至，首先面對的就是環境考驗。中新經緯走訪當日，酒泉當地室外溫度在零下15攝氏度左右，現場工作人員盡管都身著羽絨服，但臉已凍得通紅，仍然在寒風中調試設備。
全箭模態試驗則是另一場“硬仗”。“火箭在飛行當中類似一根扁擔，在空中不停顫動，它的顫抖會帶來很大的控制問題�！绷疂嵔忉尩馈�
他表示，團隊通過模態試驗，敲擊火箭不同點位，使火箭在垂直過程當中提供相應的自由邊界，來驗證“扁擔效應”對火箭控制系統影響程度�！罢麄�試驗周期比較長，大家在廠房里連續工作了幾個月時間，終于把火箭測得很穩�！�
像搭積木一樣造火箭
發射成本是擺在商業航天面前的第一道門檻，更是決定行業規模化發展與市場競爭力的關鍵。
廉潔稱，為了更好地控制成本，力箭二號采用了通用化、組合化、模塊化設計，是國內首款“通用助推器核心”(CBC)構型的運載火箭，芯一級和助推器均采用3.35米直徑，這也是目前中國火箭產業鏈的常用直徑。
通用化、模塊化設計帶來哪些好處？廉潔表示，這意味著在發射場或者總裝廠遇到相關產品出現問題時，可以實現快速替換、復用�！笆紫人芸s短相應的發射周期，比如馬上要承擔運輸相關任務，但產品在測試時有問題，就可以通過滾動備份實現互換互用，火箭可以在短時間內實現高頻次的發射。”廉潔還提到，火箭可以像搭積木一樣去組裝，可以加快火箭制造的速度。
“我們計劃持續優化火箭重復使用模式，逐步將火箭回收比例提升至60%，這樣就能實現發射成本的大幅下降�；鸺齽恿φ颊麄�火箭成本的75%，一旦實現助推器的回收復用，火箭的發射價格有望降至當前的三分之一，甚至更低。”廉潔說。
測發流程的極簡設計，進一步放大了成本優勢。廉潔提到，力箭二號采用“三平”測發模式，即總裝水平、測試水平、轉運水平，這種模式大大降低了火箭對于發射場保障配套的要求。
“我們只需要一個簡易的發射架，(這樣)整個發射場的建設周期只需要一年，建設成本只需要傳統發射場的10%。未來實現批量化發射后，發射場的坪效成本能快速平攤下降。正是憑借這種簡易發射場與輕量化測發模式，我們實現了發射周期的大幅壓縮、發射效率的顯著提升，同時有效降低了整體測發成本。”廉潔說。
火箭發射頻次亟待提升
高投入、高風險、長周期，注定了商業航天的發展無法一蹴而就，而力箭系列火箭的成長，背后也離不開“耐心資本”的支持。
“商業航天的發展需要一定周期，我們希望資本帶著理性的眼光去看待商業航天的發展。”廉潔坦言，未來商業航天產業的發展，需要更多的資金投入，同時也需要更多的容錯空間。
在廉潔看來，耐心資本的核心，首先是對技術驗證的包容，航天技術的突破離不開反復試錯�！榜R斯克的星鏈用了十幾年、幾十億美元才實現盈利，中國的商業航天還處于較早期的發展階段，更需要資本給予時間和容錯空間�！�
力箭二號總指揮楊浩亮認為，隨著低軌衛星互聯網星座發射需求的爆發，商業航天也會迎來新一輪發展熱潮。它不僅是大國在太空上的博弈，也是經濟戰場的比拼，太空經濟將引領下一個發展時代。
廉潔提到，中國火箭的發射頻次也亟待提升。中國每年的發射次數與美國相比，大約為后者的30%到40%。目前，中國的火箭還難以高效滿足大規模、高批量的發射需求，這就要求火箭的生產量、供應量能夠大規模地提升上去。
“美國的商業發射已經實現了工業化、常規化，發射的任務規模和載荷量都更多，中國在這方面也亟待發力�！睏詈屏琳f，借鑒汽車自動化產線與模塊化開發邏輯，力箭一號運載火箭可實現年產30發的生產能力，力箭二號運載火箭可實現年20發的生產能力，不僅將發射中國的貨運飛船、高軌道通訊衛星等，同時也將承擔中國的低軌互聯網星座的建設和深空探測任務。
楊浩亮表示，中科宇航的目標是將火箭做成一款工業化的產品。隨著工業化的應用，火箭批量生產滾動，規模效應會帶動成本下降，火箭的價格會越來越低。
楊浩亮介紹，火箭發射成本取決于載荷的多少，如果火箭每次發射的噸位、規模足夠大，火箭將來是可回收的，就能不斷降低成本。目前力箭二號運載火箭不回收狀態下單次發射成本與SpaceX獵鷹九號運載火箭回收狀態下單次發射成本基本相當，力箭二號后續實現回收后成本還有望下降至SpaceX的一半。
除了傳統的發射任務，中科宇航團隊也將布局太空經濟的新賽道�！半S著航天技術發展，也會帶動其他產業發展，比如太空制造、太空打印、星際挖礦等�！睏詈屏镣嘎叮�2027年、2028年，隨著中科宇航技術的不斷迭代，也計劃與高校、其他企業進行太空業務的拓展，比如開展太空3D打印、太空育種、失重環境下的太空制造等業務。 (魏薇 羅琨)
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