关于我国商业运载火箭发展的思考

◎ 龙 威 徐 拓 刘 晓 李 铎

（1.北京宇航系统工程研究所；2.中国长征火箭有限公司）

近年来，我国出台了一系列支持和鼓励发展商业航天的政策。特别是2014年，国务院在《关于创新重点领域投融资机制 鼓励社会投资的指导意见》中提到：鼓励民间资本发射和运营商业遥感卫星。国内政策的松绑，加上国际上美国太空探索技术公司（SpaceX）等明星企业的示范效应，使得在短短几年时间内，国内相继成立了多家民营航天发射服务公司，这些公司纷纷推出了其商业运载火箭的未来型谱规划。本文将结合航天发射服务的行业特征，对商业运载火箭的发展进行初步探讨。

一、国外商业火箭概述

（一）国外商业火箭情况简介

1.美国

美国拥有由大、中、小型运载火箭，以及一次性、可重复使用运载火箭等各型运载火箭所构成的最为完整的运载火箭型谱。美国火箭制造商经历了多家竞争、整合变更、商业兴起三大发展阶段，目前典型的发射服务供应商为美国波音公司、美国洛克希德·马丁公司、美国联合发射联盟（ULA）、美国太空探索技术公司（SpaceX）及美国蓝色起源公司（Blue Origin）等。此外，美国还拥有普惠、洛克达因等单机分系统供应商。

2.俄罗斯

俄罗斯的主力火箭主要沿用前苏联时期的设计和关键技术，主要为“质子”“天顶”“隆声”“联盟”“安加拉”系列，以及“微风”上面级等；主要的商业航天公司为俄罗斯海上发射服务公司、国际发射服务公司及能源火箭航天集团等。俄罗斯的商业火箭后续将在加大包络空间、减轻火箭质量等有助于提高发射服务性价比的方面进行改进设计。

3.欧空局

欧空局推出了“阿里安”和“织女星”系列运载火箭，基本垄断了欧洲发射市场。尽管欧洲发射服务市场以发射大卫星为重点，但近年来以“织女星”系列为代表的小型运载火箭发展迅速，其发射服务任务已开始向欧洲以外的国家和地区延伸。

（二）国外商业火箭发展趋势

从最近几年的发展趋势来看，国外航天企业均将提高火箭进入空间的性价比作为后续发展首要考虑的因素之一。无论是挖掘现役火箭能力，还是开展重复使用研究，或者提出模块化和组合化的设计思路，均与提高发射性价比这一目标相关联。此外，为了满足未来深空探测及单星补网的实际需求，重型及微小型火箭也将成为国外火箭发展的重点方向。

二、我国商业火箭现状

自2014年我国首家民营商业航天公司——深圳翎客航天技术有限公司成立以来，据不完全统计，目前已经有约十余家主营商业航天发射的公司。下面将从固体运载火箭、液体运载火箭和可重复使用运载火箭这3个方面，对我国商业火箭情况进行简要介绍。

（一）固体运载火箭

相对液体推进剂运载火箭，固体推进剂火箭设计简单，成本较低，因此多数民营商业航天公司均从研发固体火箭开始，逐步进入商业航天发射服务领域。具体为：

中国航天科技集团有限公司推出的商业固体运载火箭为长征十一号（CZ-11)、捷龙，中国航天科工集团有限公司推出的商业固体运载火箭为快舟系列；截至目前，CZ-11和快舟一号甲（KZ-1A）已经圆满完成数次飞行试验，特别是CZ-11火箭近期还完成了我国首次海上发射飞行试验，技术相对较为成熟。其余型号均处于研制阶段，并将于近期完成首飞。

我国民营商业航天公司研发的固体运载火箭主要有北京零壹空间科技有限公司的OS系列，蓝箭航天技术有限公司的“朱雀”一号，北京星际荣耀空间科技有限公司的“双曲线”一号，星河动力（北京）空间科技有限公司的“谷神星”火箭等。上述固体火箭的起飞质量均为30t左右，3～4级串联构型，直径不超过1.4m，500km SSO运载能力集中在300kg以内。截至目前，民营商业航天公司的火箭均处于首飞未成功或在研制阶段。

（二）液体运载火箭

国内从事液体运载火箭研制的民营商业航天公司主要有：蓝箭航天公司、星际荣耀公司、深圳市翎客航天技术有限公司、北京星途探索科技有限公司、北京深蓝航天科技有限公司等。其推出的火箭产品推进剂主要为液氧煤油和液氧甲烷，起飞质量均为100t级或以上，2～3级串联构型，近地轨道运载能力为1.5t级或以上。其中，蓝箭航天公司已经完成了80t级“天鹊”液氧甲烷发动机全系统试车，标志着其已经掌握了百吨级液体火箭发动机的全部关键技术。目前民营商业航天公司的液体商业火箭也均处于研制阶段，预计在2021年左右迎来集中首飞。

（三）可重复使用运载火箭

从降低成本的角度考虑，部分民营商业航天公司启动了可重复使用运载火箭的研制工作，主要有翎客航天公司、星途探索公司、深蓝航天公司等，技术路线均以采用液氧甲烷动力系统、可控式降落回收为主。近期，翎客航天公司与青海省茫崖市签署合作协议，按照协议，将在茫崖市冷湖镇建造可回收火箭试验基地，为后续商业发射提供基础保障。目前，国内的商业可重复使用火箭研制均处于关键技术攻关阶段，距离正式提供商业发射服务还有一定差距。

三、现阶段我国民营商业航天公司的特征与问题

考虑到目前我国商业航天尚处于起步阶段，民营商业发射公司成立时间较短，均属于成长期，民营资本对商业航天还处在追捧时期，因此现阶段商业火箭发展的特征烙印也非常明显，具体如下。

（一）规模较小，产品定位集中，技术成熟度提升空间大

航天是技术门槛较高的高科技领域，民营运载火箭公司均将相对简单的小型运载火箭，尤其是小型固体运载火箭作为进入商业发射服务领域的敲门砖，因此，目前我国民营火箭公司的产品定位较为集中。由此也可以预见，未来近地轨道200kg级的发射服务市场将面临最激烈的竞争。此外，航天领域对相关产品的质量和可靠性有苛刻要求，作为民营火箭公司初创时期的产品，现阶段民营火箭公司的技术成熟度还有较大提升空间，试验子样数量还需要大量积累。

（二）技术发展路线趋同，自主创新少

目前来看，民营商业航天公司的技术路线趋同，即以体制内成熟型号技术或现役小型火箭为技术基线进行改进研制甚至仿制，以期积累相关研制经验，再逐步开展中型、大型火箭甚至是可重复使用火箭的研发工作。民营商业航天公司为了能够在国内商业航天领域迅速立足，不可避免地产生在技术研制初期，低水平的重复研制建设多、自主创新少等问题。而初创时期缺乏自主创新的基因，将会使得其后续火箭型号的创新出现瓶颈。

（三）对体制内资源依赖性大

由于目前民营商业航天公司均处于发展初期，产品、试验等相关基础保障设施较为匮乏，因此其产品的研制与配套还需要依赖体制内单位的各种资源提供保障。这样的优点是为民营商业航天公司节省了大量基础设施建设资金投入，但是缺点是其产品研制周期不受控，研制灵活度受现有条件制约。

（四）对社会资本依赖性大

对比中美商业航天公司的发展历程不难看出，其中一个很显著的特征是美国商业航天企业的创始人基本上都是已经在其他商业领域完成了资本原始积累才进军航天领域，其资金支配的自由度较高，产品起点也较高；而我国的创业者基本都是依托社会资本才能从事商业航天业务，因此资本的逐利性对公司的发展规划影响较大。

四、对商业运载火箭未来发展的分析与建议

（一）发射成功是商业航天公司生存的根本

高可靠性是航天领域的重要特征，商业航天也是航天，因此商业火箭公司也需要对可靠性予以充分的重视。尽管商业航天公司可以通过购买商业保险以降低发射失败所带来的资金损失风险，但是对于初创公司和新研产品而言存在能否获得保险公司承保的风险。同时一旦发射失利，后续保费将大幅增加，从而导致发射成本剧增；若连续失利，甚至还有提前退役的风险。因此，商业航天公司更应注重产品质量，提升可靠性，可以通过进行充分的地面试验验证和执行高频次任务相结合的方式，达到提升技术与产品可靠度、增加成功子样数的目的。

（二）低成本是商业航天公司发展的方向

商业航天具有市场化程度高的特征，对成本的管控将与传统航天有着本质区别。传统航天运载火箭的研制成本除了与火箭总体方案有关外，还与火箭计价模式、均摊费用、试验费用、质量管理等额外费用有关，难以实现低成本。在全球商业航天成本及商业发射价格逐年下降的新业态下，我国的商业航天公司也需要在低成本方面多做功课。实现低成本的途径很多，例如，可以开展可重复使用商业火箭的研制，精简管理体制，升级生产模式，推广3D打印、智能制造，进行模块化设计与量化生产，提升单机元器件功能，扩大集成性应用等。另外，低成本绝不意味着可以放松对高可靠性的要求，而应该在不以牺牲产品质量的前提条件下，降低研制与管理成本，实现低成本与高可靠性两者间的平衡。

（三）自主创新是商业航天公司发展的最强推动力

商业航天的发展绝不是对传统航天的简单重复，其发展离不开自主创新。我国传统航天火箭研制采用的是“总体—分系统—单机”模式，在技术创新方面较为保守，创新失败带来的压力往往压抑了创新的持续进行。商业发射服务以市场需求为导向，多样化发展与自主创新将赋予商业航天公司快速发展的生命力。商业火箭的自主创新是全产业链的，包括创新技术方案（如智慧火箭等）、创新发射模式（如传统的陆地发射及海上发射和空射）、创新动力模式（如核动力推进）、创新研制与配套模式，甚至是创新服务内容模式（如太空旅游和深空探测）等。

五、结束语

商业运载火箭是我国商业航天的重要领域之一，高技术含量、高资金投入、高发射风险是其主要特征。考虑到我国工业基础相对薄弱，相关领域人才缺乏，以及社会资本对商业航天的认知有待进一步提升等，我国商业火箭还需要经历一段时间的发展期，商业航天公司要遵循航天产品研制规律，从盲目追求商业航天企业估值回归到航天技术研发的本质上来。此外，由于运载火箭的特殊属性，商业运载火箭既是军民融合战略最直接的体现，也需要相关政策对其安全性进行规范。随着社会的不断进步，相关政策的不断完善，在全球商业航天经济不断发展的大环境下，尽管我国商业火箭的发展之路任重道远，但最终一定会为我国的航天强国建设提供有力有益的补充和支撑。