原標題:多款可重復使用火箭今年將首飛 北京打開萬億級低軌經濟“太空入口”
藍箭航太液氧甲烷發動機是全球第一款經飛行驗證的此類發動機。(安旭東 攝)
遙望太空,距離地球400公里到2000公里左右的低軌,因為有地球磁場的天然防護、較低的輻射損傷風險、超低時延通信,成為全球商業航太佈局和爭奪的領域,也有望形成萬億級別的“低軌經濟”。
火箭恰恰是低軌經濟的“太空入口”。6月18日的“活力中國調研行”主題採訪活動走進位於京城東南的“火箭一條街”,解碼北京商業航太。據悉,誕生在北京的多款可重復使用火箭將在2025年迎來首飛,帶動中國民營火箭發射成本大幅下降。
一次性商業火箭進入常態發射階段
直徑2.35米、運載能力超過一噸、整流罩直徑3米左右——“火箭一條街”上,星河動力航太公司正在為谷神星二號的首飛做最後準備。按照計劃,這款運載能力和尺寸都比谷神星一號翻倍的民營火箭將在近期發射。
“我們已經服務25家衛星企業,發射了81顆商業衛星。”不斷“飛”來的訂單讓星河動力公司加速研發新型火箭。目前,谷神星一號已經是中國成功發射次數最多的民營火箭;谷神星二號是運載能力更強的中型火箭,可以承擔商業衛星共用發射、組網發射等任務。
商業航太更講究精打細算。“火箭承擔了提高太空運輸‘頻寬’的新使命,我們正從一噸載荷向十噸、百噸、千噸載荷努力,同時把每公斤發射成本降下來,撬動萬億級低軌經濟市場。”星河動力執行總裁夏東坤向記者展示了該公司研發的火箭發動機。以最後一級為例,傳統工藝方式成本較高,但創新採用3D列印新技術後,成本只是過去的十分之一。
與星河動力一街之隔的藍箭航太是我國最早的民營火箭公司之一。該公司研發的天鵲發動機也有大量組件由3D列印完成。“採用焊接工藝得兩個月,3D列印只需要兩三天。”藍箭航太副總裁張靜茹説。
豐富的創新資源讓這樣的創新成果不斷涌現。作為我國航太事業的發源地,北京擁有航太領域大型研發配套基礎設施和專業型技術人才。市科委、中關村管委會相關負責人介紹,北京商業火箭公司在火箭發射、衛星研製、測運控與數據應用方面創造了新的紀錄。其中,一次性火箭進入常態發射階段,2024年北京的商業火箭共發射12次,約佔當前全國發射任務五分之一。2024年我國發射的每五枚火箭中,就有一枚是北京的商業火箭。
多條技術路線挑戰火箭復用
5月,誕生在“火箭一條街”上的朱雀二號改進型火箭將6顆衛星順利送入預定軌道。這是我國首款採用全過冷加注的雙低溫液體運載火箭,也為朱雀三號再次驗證了技術路線。
Space X公司獵鷹九號火箭的每一次回收都備受關注,其中一個關鍵原因是其火箭發動機完成發射任務後,還能返回地面重復使用。2024年,藍箭航太在朱雀三號研製過程中,經過百米與十公里級的試驗箭回收任務,首次完成了國內復用火箭的空中二次點火等多項關鍵技術驗證,為未來實現箭體回收和重復使用打下了關鍵基礎。這一成果,標誌着中國在新一代可重復使用液體火箭領域取得實質性技術突破。
朱雀三號的體量和運載能力都與獵鷹九號處於同一級別,是採用甲烷作為燃料的可重復使用火箭。“朱雀三號的發動機可以重復使用20次左右,從而大幅降低發射成本。”張靜茹説,目前,朱雀三號已經完成10公里級垂直起降飛行試驗,即將在2025年下半年首飛。
據悉,朱雀三號火箭是中國首款不銹鋼液體運載火箭,其貯箱結構採用高強度不銹鋼材料。不銹鋼箭體結構可以大幅降低火箭的製造成本,縮短生産周期,耐高溫的性能在火箭多次返回、重復使用上具備明顯優勢。另外,基於液氧甲烷成本低廉,甲烷發動機不積碳、易維護的特質和可全生命周期監測的屬性,朱雀三號火箭一級發動機在火箭回收後可不下箭檢查,加注完成即可再次飛行,實現真正的航班化運營,發射成本相較一次性使用火箭可降低80%到90%。
同樣,星河動力也在發力可重復使用火箭,但採用的是另一技術路線——以煤油液氧為燃料的智神星火箭已經開展了各種大型地面試驗,總體進展順利,也計劃2025年下半年實現首飛。
商業航太産業園區陸續崛起
放眼全市,北京“南箭北星”格局已經初步形成。其中“南箭”以經開區、豐台區、大興區為主,聚集了全國70%以上的商業火箭整箭企業,擁有全國最全的火箭研製産業鏈,取得了火箭領域多個“第一”;“北星”以海淀區為主,集聚了微納星空等商業衛星製造企業,形成了全國衛星製造産業鏈最全的聚集區,整星研製能力全國領先。
在此格局下,商業航太多項核心瓶頸技術取得突破:藍箭航太突破空中二次點火驗證、高空精確制導等多項可重復使用火箭關鍵技術;極光星通完成低軌400Gbps超高速星間鐳射通信在軌測試。
目前,本市正在聚焦可重復使用火箭和低成本、批量化衛星兩條主線,積極謀劃高品質園區建設:在城南瀛海啟動建設“火箭大街”,周邊已集聚近60家星箭相關企業;在海淀北清路佈局空天資訊應用創新集聚區,首期以中關村壹號為啟動區,後續擬在西北旺鎮新建超20萬平方米集研發中試於一體的“衛星小鎮”;此外,還將在豐台區建設“衛星網際網路産業園”,在大興區啟動商業航太産業基地一期建設。(曹政)