我國新型商業(yè)火箭長征十二號甲(CZ-12A)運(yùn)載火箭23日“首秀”。
當(dāng)日上午10時,長征十二號甲在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗區(qū)發(fā)射升空,運(yùn)載火箭二子級進(jìn)入預(yù)定軌道,一子級未能成功回收,飛行試驗任務(wù)獲得基本成功。
作為我國第二款首飛即嘗試回收的液氧甲烷運(yùn)載火箭,此次任務(wù)為后續(xù)相關(guān)技術(shù)迭代優(yōu)化積累了寶貴數(shù)據(jù)與實(shí)踐經(jīng)驗,標(biāo)志著中國航天在低成本進(jìn)入太空領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。
《科創(chuàng)板日報》記者統(tǒng)計,當(dāng)前,國內(nèi)國家隊研發(fā)的可復(fù)用火箭迎來發(fā)展熱潮,從明年起,至少有4款可重復(fù)使用火箭將相繼開展首飛任務(wù)。
值得一提的是,長征十二號甲在國內(nèi)首創(chuàng)了“國家隊主研+民企核心部件”的新模式,其主動力采用了民企的“龍云”甲烷發(fā)動機(jī),首開國家隊火箭采用民企主動力先河。
談及這種新模式對產(chǎn)業(yè)鏈競爭格局的影響,此前投資臻鐳科技、星河動力、長光衛(wèi)星等知名商業(yè)航天項目的普華資本合伙人蔣純對《科創(chuàng)板日報》記者表示,“這是一種非常好的模式,能充分結(jié)合國家隊深厚的技術(shù)積累和整體把關(guān)能力,以及民企靈活的研發(fā)機(jī)制和成本控制優(yōu)勢,推動我國航天事業(yè)更快更好發(fā)展,也是未來的重要發(fā)展方向。”
從產(chǎn)業(yè)鏈來看,最終用戶是星網(wǎng)等衛(wèi)星運(yùn)營公司,火箭制造商、部組件供應(yīng)商、上游材料和芯片企業(yè)等都是產(chǎn)業(yè)鏈上游。這種協(xié)同模式會對整個上游產(chǎn)業(yè)形成全面拉動,進(jìn)入供應(yīng)鏈的相關(guān)企業(yè)都將受益,資本也會自然向這些與航天主業(yè)高度相關(guān)的企業(yè)傾斜。
“國家隊+民企”協(xié)同創(chuàng)新
據(jù)國家國防科技工業(yè)局新聞宣傳中心官方微信,本次任務(wù)雖未實(shí)現(xiàn)預(yù)定的火箭一級回收目標(biāo),但是獲取了火箭真實(shí)飛行狀態(tài)下的關(guān)鍵工程數(shù)據(jù),為后續(xù)發(fā)射、子級可靠回收奠定了重要基礎(chǔ)。
長征十二號甲由中國航天科技集團(tuán)有限公司八院抓總研制,是一型以實(shí)現(xiàn)“一級重復(fù)使用”為核心特征的液氧甲烷運(yùn)載火箭,也是在長征十二號運(yùn)載火箭基礎(chǔ)上研制的可回收型號。
火箭全長約70.4米,一、二級直徑均為3.8米,整流罩直徑為4.2米,起飛重量約437噸。
與傳統(tǒng)火箭不同,長征十二號甲從設(shè)計階段就貫徹可重復(fù)使用理念,一級箭體、發(fā)動機(jī)等核心部件按50次復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)研制,為長期低成本運(yùn)營奠定基礎(chǔ)。
談及一級火箭回收需攻克哪些難題,一位航天工程師告訴《科創(chuàng)板日報》記者,首先發(fā)動機(jī)具備重啟能力,且需實(shí)現(xiàn)變推力控制以降低火箭速度;其次精準(zhǔn)測量并控制火箭下降過程中的姿態(tài)與速度;解決耐沖擊技術(shù),通過著陸支撐腿緩沖著陸沖擊力;最后借助柵格舵保持下落穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)箭體精準(zhǔn)回收。
值得一提的是,作為“國家隊+民企”協(xié)同創(chuàng)新的典范,長征十二號甲火箭全箭實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化率不低于90%,成為兼具國有科研機(jī)構(gòu)總體把控與民營企業(yè)核心配套的“混合研制模式”運(yùn)載火箭。
據(jù)悉,長征十二號甲的構(gòu)成上,中國航天科技集團(tuán)有限公司八院發(fā)揮在總體設(shè)計、氣動結(jié)構(gòu)及制導(dǎo)控制領(lǐng)域的深厚技術(shù)積淀,而針對可回收發(fā)動機(jī)這一核心難點(diǎn),通過商業(yè)采購模式,引入液氧甲烷發(fā)動機(jī)領(lǐng)域具備優(yōu)勢的民營企業(yè)——九州云箭參與配套。
《科創(chuàng)板日報》記者注意到,長征十二號甲的核心民企配套鏈已清晰成型:九州云箭(安徽)提供一級7臺“龍云”液氧甲烷發(fā)動機(jī),首開國家隊火箭采用民企主動力先河;鉑力特用3D打印為火箭一級采用的“龍云”液氧甲烷發(fā)動機(jī)提供了核心構(gòu)件;斯瑞新材供應(yīng)耐超3000℃高溫的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金推力室內(nèi)壁;上海滬工依托航天八院長期合作,承擔(dān)箭體結(jié)構(gòu)制造并延伸至衛(wèi)星總裝等。
關(guān)于本次發(fā)射的表現(xiàn),普華資本合伙人蔣純對《科創(chuàng)板日報》記者表示,“如果預(yù)期首飛就實(shí)現(xiàn)完全圓滿的回收,本身就是超預(yù)期的事,當(dāng)前的結(jié)果其實(shí)仍在合理預(yù)期范圍內(nèi)?!?/p>
從投資角度看,這條產(chǎn)業(yè)鏈上哪些細(xì)分領(lǐng)域的增長預(yù)期更高?
蔣純判斷,從長期來看,我國未來衛(wèi)星發(fā)射量將達(dá)到每年千顆以上規(guī)模,無論是否采用可回收技術(shù),“如此龐大的發(fā)射需求都會對整個產(chǎn)業(yè)鏈形成強(qiáng)拉動,上游各環(huán)節(jié)起碼有10倍以上的發(fā)展空間,包括衛(wèi)星、火箭本身,以及上游的零部件、材料等?!?/p>
中美三款火箭大比拼
目前,全球僅有美國掌握可重復(fù)使用火箭技術(shù)。
在長征十二號甲發(fā)射前,藍(lán)箭航天已經(jīng)進(jìn)行了可回收技術(shù)朱雀三號的驗證嘗試,但也未能完全成功。
當(dāng)前全球可回收火箭賽道形成“中美爭雄”格局,長征十二號甲與美國SpaceX獵鷹9號、中國藍(lán)箭航天朱雀三號相比,呈現(xiàn)出鮮明的差異化技術(shù)路線與市場定位。
在技術(shù)路線上,三者核心差異集中在推進(jìn)劑與回收模式。獵鷹9號采用液氧煤油推進(jìn)劑,一級9臺梅林發(fā)動機(jī),雖技術(shù)成熟但煤油燃燒易積碳,復(fù)用次數(shù)最高突破20次;其主要采用海上平臺回收,受海況影響較大;
朱雀三號采用液氧甲烷燃料,箭體直徑4.5米,起飛推力約900噸,一子級配置9臺海平面推力1000千牛的天鵲12B發(fā)動機(jī),采用不銹鋼箭體結(jié)構(gòu),支持海陸雙回收,設(shè)計復(fù)用次數(shù)不少于20次,更側(cè)重大運(yùn)力場景。
長征十二號甲則精準(zhǔn)卡位中型載荷市場,選擇陸上回收模式,適配我國內(nèi)陸發(fā)射場布局;液氧甲烷燃料搭配50次復(fù)用設(shè)計,避開了獵鷹9號的維護(hù)短板,同時以更穩(wěn)健的技術(shù)路線區(qū)別于星艦的激進(jìn)探索。
運(yùn)營模式上,獵鷹9號依托SpaceX“發(fā)射-應(yīng)用”商業(yè)閉環(huán),批量生產(chǎn)能力突出;朱雀三號作為民營火箭代表,市場化運(yùn)作靈活;長征十二號甲則開創(chuàng)“國家隊主研+民企配套”模式,既發(fā)揮了國家隊的系統(tǒng)工程優(yōu)勢和質(zhì)量管控能力,又吸納了民企在成本控制和技術(shù)創(chuàng)新上的活力,為我國航天產(chǎn)業(yè)化提供了新范式。
蔣純表示,“回收技術(shù)是當(dāng)前火箭賽道的”皇冠上的明珠“,是所有火箭企業(yè)的共同目標(biāo),只是技術(shù)路徑和迭代節(jié)奏不同,不存在不布局可回收技術(shù)的火箭企業(yè),也沒有投資人會忽視這一方向。因此,這次首飛不會改變投資優(yōu)先級,整個行業(yè)的競爭會更加激烈,也會推動我國可回收火箭技術(shù)更快走向成熟?!?/p>
多款可重復(fù)使用火箭將相繼開展首飛任務(wù)
當(dāng)前,國內(nèi)“國家隊”研發(fā)的可復(fù)用火箭迎來發(fā)展熱潮,從明年起,至少有4款可重復(fù)使用火箭將相繼開展首飛任務(wù)。
其中,航天科技一院下屬中國長征火箭公司(中國火箭)目前披露了長征十號系列火箭的最新進(jìn)展。
在近日落幕的文昌航天論壇上,中國火箭總經(jīng)理關(guān)嵩宣布,長征十號乙(CZ-10B)可重復(fù)使用火箭預(yù)計2026年4月達(dá)成首飛條件,未來該型號火箭將與長征十號甲、長征十號丙一同,在海南商業(yè)航天發(fā)射場的3、4號專屬工位執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。
長征十號甲由航天科技集團(tuán)一院規(guī)劃型號,與乙、丙型配套,定位中型運(yùn)力可復(fù)用火箭;長征十號丙則為航天科技集團(tuán)一院大運(yùn)力復(fù)用型號;
航天科技集團(tuán)5米級可重復(fù)使用火箭由航天科技集團(tuán)總體研制,預(yù)計2026年上半年首飛。
商業(yè)航天民企也在積極推進(jìn),其中,藍(lán)箭航天是賽道內(nèi)的核心領(lǐng)軍企業(yè),其研發(fā)的朱雀三號運(yùn)載火箭此前于12月3號首飛,標(biāo)志著我國在可重復(fù)使用運(yùn)載火箭領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵突破。
星河動力作為行業(yè)老牌企業(yè),在固體火箭領(lǐng)域具備優(yōu)勢,正逐步向液體可回收方向拓展。
據(jù)星河動力方面向《科創(chuàng)板日報》記者介紹,智神星一號是星河動力航天公司自主研制的中型可重復(fù)使用液體運(yùn)載火箭,是國內(nèi)首批即將開展軌道級發(fā)射和回收驗證的液體火箭之一。該型火箭由兩級液體加先進(jìn)上面級構(gòu)成,箭體直徑3.35m,整流罩直徑4.2m,起飛質(zhì)量283t,起飛推力350t,可選配愛神星上面級,低軌最大運(yùn)力7t?;鸺蛔蛹壙纱怪被厥?,設(shè)計重復(fù)使用次數(shù)為25次。目前,該型火箭所有大型地面試驗已全部完成,即將在春節(jié)前迎來首飛。
(文章來源:科創(chuàng)板日報)