中國民營火箭新戰績!「穀神星一號」成功入軌500公裡太陽同步軌道

轟~伴隨著一聲轟鳴，一枚黑色塗裝的火箭騰空而起，在天空中划過一道白色的尾煙，直至消失在天際盡頭，幾公裡外的觀看現場響起一陣歡呼。

圖 | 「穀神星一號」 運載火箭首發（來源：DeepTech）

2020 年 11 月 7 日 15 點 12 分，酒泉衛星發射中心公布，由中國民營航天公司北京星河動力裝備科技有限公司（簡稱：星河動力）自主研製的 「穀神星一號（遙一）簡陽號」 運載火箭首發成功，順利將國電高科天啟星座十一星精確送入預定軌道。

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圖 | 「穀神星一號」 運載火箭首發（來源：DeepTech）

「穀神星一號」 是一枚四級固體運載火箭，一二三級採用固體發動機，四級為先進液體上面級，火箭直徑 1.4m，全長 19m，起飛質量 31t，500km 太陽同步軌道上的運載能力為 300kg。

圖 | 圍觀的人群（來源：攝影師陳肖）

這是酒泉衛星發射中心組織的第 4 次民商火箭發射，也是民營火箭第二次入軌成功。

圖 | 火箭升空（來源：攝影師陳肖）

星河動力由此成為國內首家首次發射即挑戰 500 公裡 SSO 太陽同步軌道的民營火箭企業，也是全球從公司成立到實現入軌所花費時間最短的民營火箭公司。

圖 | 穀神星一號（來源：攝影師陳肖）

在這次發射任務中，垂直自瞄準、矢量固體推力控制等技術也在中國民營商業運載火箭上首次應用。

同時，藉助火箭末子級離軌鈍化，星河動力與北京航天方舟空間技術有限公司還聯合開展了 「商業返回式衛星變軌再入」 關鍵技術驗證。

載荷方面，此次發射搭載的是天啟物聯網星座十一星，由上海埃依斯航天科技有限公司負責研製，北京國電高科科技有限公司負責運營應用。

該衛星轉入在軌平臺及載荷測試階段的兩周後，預計可面向全球提供數據通信服務。

圖 | 穀神星一號背部（來源：攝影師陳肖）

據悉，火箭之所以叫「簡陽」號，是因為星河動力計劃在成都市空天產業功能區建設 「星河動力運載火箭項目」，該項目計劃總投入約 15 億元，固定資產投入約 5 億元，未來將建商業火箭研發中心及智能製造基地，基地位置在成都市簡陽市。屆時，項目建成後可實現年產值約 10 億元，利潤約 3 億元，提供就業崗位約 300 個。

「民營火箭頭部公司」

2020 年 9 月，星河動力已完成 2 億元 A 輪融資。本輪融資由華強資本領投，元航資本、聯儲關天等跟投。資金將用於加快液體運載火箭 「智神星一號」 的相關研發工作和固體運載火箭 「穀神星一號」 的批產能力配置。

火箭發射本身很殘酷，是所有創業項目中最殘酷的一種，因為它沒有中間狀態，非成即敗，即便你做對了 1000 個步驟，只要一個地方錯了可能就失敗了。

這次成功發射，是中國民營火箭行業第一次能夠投入實用。星際榮耀在 2019 年 7 月 25 日的發射，是所有的中國民營火箭企業第一次入軌成功，當時火箭軌道高度為 300 多公裡高的近地軌道。

星河動力這次的 500 公裡太陽同步軌道更高，也藉此成為民營火箭目前成功發射最高的一次。其次在於，本次發射了國電高科物聯網衛星的一顆業務星，這️顆衛星打上去就是「要幹活」的，發射任務本身不是科學實驗和火箭測試，它上來就要發揮作用。

火箭成功發射之後，能不能快速形成量產、形成穩定的發射能力，這是所有民營火箭公司的一個挑戰，如果星河動力的下一步動作，能夠形成連續穩定發射能力，那說明團隊技術比較紮實。

民營火箭公司的市場機會有多大？

據陳東介紹，在國家把衛星網際網路納入新基建行業之後，商業航天的市場非常可觀，前不久中國向國際電聯提交了國家衛星發射計劃，由於發射任務龐大，而運載量有限，這才有民營航天的機會。

因此，國防和商業意義十分重大。按照國際電信聯盟的規定，申請完軌道資源之後，需要按照約定進行發射任務，未來 5 年可能需要發射數千顆衛星。

中國去年發射 34 次航天任務，這在全球範圍內已經很高。美國也不過 21 次，但類似於 SpaceX 這樣的商業火箭公司，其運載能力和運載量都比較大。陳東表示：「對於我們國家來說，幾千顆衛星的發射任務，壓力可想而知，而且即便中國的衛星研製出來了，但是適合發射它們的火箭還沒就位。」

但他也指出，挑戰越大，民營火箭的市場就越大，市場對於能投入實用的火箭是種 「饑渴」 狀態。需要國家隊和民營火箭一起上才能滿足任務需求，光火箭發射這一領域，每年可能就有約 100 億元人民幣的市場。

談及固體火箭在市場中可發揮的能力，陳東告訴 DeepTech，固體火箭可以非常方便地進行零散發射任務，比如將來星座的補網，其研發周期短、產業配套比較成熟，成本比較划算，也能給民營火箭公司初級發展帶來現金流，是一種比較穩紮穩打的方式，而且固體火箭、液體火箭有不少共性技術，也能為將來液體火箭的研發打下基礎。當然，未來大規模批量發射，還是要看大中型液體火箭的發射能力。他補充道：「我比較認可星河動力這種技術路線，採用固液並舉的研發布局方式，作為一家民營商業公司來說這種路線成功率會比較高。」

提到民營火箭賽道的特點，陳東表示，火箭發射通常只佔整個商業航天產業鏈的很小一部分，大概 5%，大頭還是衛星應用部分，但為什麼值得投資？因為這個賽道的玩家非常少。門檻比較高，所以每家的盈利空間非常可觀。假設星河動力能形成火箭批量能力，比如到 2021 年能年產 20 發固體火箭，一發的發射費用按 4000 萬算的話，那麼 20 發就有 8 個億的營收。

「國家隊」 出身，始終秉持中國航天 「嚴慎細實」 的工作作風

星河動力（北京）空間科技有限公司成立於 2018 年 2 月，是一家商業化運載火箭方案提供商，致力於實現低成本的火箭發射任務。成立之初，星河動力發布了 「穀神星」「智神星」 兩型商業運載火箭研製計劃。

其中 「穀神星」 主要承擔小型固體運載火箭發射服務，「智神星」 則用於中型液體運載火箭發射服務。

2018 年 5 月，「穀神星」 火箭一級發動機自主設計完成；同年 9 月，「穀神星」 火箭一級發動機加工製造完成；10 月，完成 「穀神星」 火箭 200N 上面級姿控發動機試車；11 月，完成 「穀神星 「火箭一級發動機試車。

2018 年 12 月，隨著團隊規模的擴大，「智神星」 液體火箭項目啟動，可重複使用液氧 / 煤油發動機通過內部立項；

圖 | 星河動力「智神星」火箭主發動機

2019 年 1 月，完成 「穀神星 「火箭 25N 上面級姿控發動機試車；同年 4 月，完成 「穀神星 「火箭 2000N 軌控發動機試車；

7 月，「穀神星 「火箭三合一試驗方案通過評審、「智神星」 火箭主發動機（中國 「Merlin」）燃氣發生器熱試車完成；

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圖 | 一二級級間熱分離仿真流場雲圖

2019 年 9 月，「穀神星」 火箭三合一試驗圓滿成功，12 月，「穀神星 「火箭三級發動機試車完成。

2020 年 2 月，完成 「蒼穹」 40 噸液氧 / 煤油發動機大範圍變工況渦輪泵齊套交付。5 月，完成 Y1 火箭上面級軌姿控發動機高空模擬熱試車、完成 「穀神星一號 / Y1」 整流罩分離、慣組精振、上面級全系統冷試等試驗；

圖 | 「蒼穹」40噸液氧/煤油發動機

7 月，完成 「蒼穹」 液氧 / 煤油發動機 大範圍變工況渦輪泵水力試驗、完成 「穀神星一號 / Y1」 先進上面級姿軌控動力系統全系統熱試車、完成 「穀神星一號 / Y1」 電氣系統全箭發火試驗；緊接著，「穀神星一號」 全箭與地面設備匹配試驗圓滿成功。

圖 | 「穀神星一號」全箭與地面設備匹配試驗

此前，圍繞 「穀神星一號」 運載火箭，星河動力已開展幾項創新：自主研製低室壓、高比衝、高裝填比的姿軌控動力系統，實現了減重增效；採用面向低燃料消耗的火箭滾動通道簡約控制技術，實現了運載效率大幅提升；首創基於三維實體建模和參數正交化的火箭模態精確預示方法，預示精度提升一個數量級。

在液體火箭方面，星河動力規劃了二級中型液體運載火箭 「智神星一號」，主打 LEO 和 SSO 軌道的一箭多星集群發射，其 LEO 4 噸、SSO 2 噸的運力與 「長徵二號丙」 大致相當。

「智神星一號」 是新一代綠色環保可重複使用液氧 / 煤油中型液體火箭，採用與 SpaceX 「獵鷹 9」 火箭類似的多發並聯先進構型，目前液體火箭已經完成總體設計。

「蒼穹」 液體火箭發動機的推力設定來源於火箭總體設計從上而下的推算，得出 40 噸的黃金推力值，採用 7 發並聯可為中型火箭提供 280 噸的足夠大的起飛推力，火箭下降回收時開啟中間一臺發動機經由發動機優異的變推能力提供，足夠小的 10 噸級的下降緩衝推力。

圖 | 星河動力 「蒼穹」 液氧 / 煤油火箭發動機及 「邊界」 軌姿控動力系統

據介紹，「蒼穹」 液體火箭發動機是中國第一款、世界第二款面向可重複使用設計的中等推力泵壓式液氧 / 煤油發動機，如上圖所示，「蒼穹」 對標 SpaceX 「梅林」 系列液氧 / 煤油發動機，該發動機海平面標稱推力 40 噸，最大推力 50 噸，真空型真空推力 60 噸，技術水平大致位於 「梅林 - 1C」 與 「梅林 - 1D」 之間，已經完成詳細設計和大部件製造。

圖 | 星河動力主要融資歷程

據悉，星河動力的主要業務是打造高可靠、低成本的新一代可重複使用商業運載火箭，從而為全球太空運輸產業提供商業發射服務解決方案，以及為太空資源開發提供航天動力。

在該公司的中期規劃中，待 「智神星一號」 中型液體火箭成熟後，將採用一枚 「智神星一號」 與兩枚 「智神星一號」 一子級構成 CBC 構型的捆綁式大中型液體運載火箭 「智神星二號」，並由 21 臺 「蒼穹」 發動機提供 840 噸的起飛推力，將 LEO 運力由長二丙的 4 噸提高到長徵七號的 14 噸的級別，屆時可適用於幾乎所有類型商業衛星的發射。

據星河動力介紹，負責固體火箭總體設計工作的正副總分別來自於航天科工四院和航天科技一院的 80 後專家，在體制內擔任國家重點型號的副總師或總師助理，其創始團隊及技術骨幹來自於航天科技一院（液體及固體火箭總體設計）、航天科技四院（固體火箭發動機設計）、航天科工四院（固體火箭總體設計）和航天科技六院（液體火箭發動機設計）。

作為投資方的元航資本，也比較認可星河動力的專業素養和含金量，創始團隊離開體制後依然秉持中國航天 「嚴慎細實」 的工作作風，在民營商業航天嶄新的平臺上以更高的效率繼續發揮著光和熱，中國國有航天系統 60 年來積累下來的完整的配套產業鏈，也給民營商業航天的成長提供了土壤。

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