中國新一代中型運載火箭飛天：未來瞄準重複利用

12月22日12時37分，長徵八號運載火箭在海南文昌航天發射場點火升空，「一箭五星」，首飛告捷。

這是中國自主研製的新一代中型運載火箭的首次飛行任務，填補了我國太陽同步軌道運載能力的空白，也在可重複使用技術、智慧火箭等方面進行了探索。

中國航天科技集團一院長徵八號火箭總指揮肖耘介紹稱：「長徵八號是一款兩級半構型火箭，2017年5月正式批覆立項。我們用了三年時間，採用借鑑成熟模塊的組合化研製，用於填補我國未來在太陽同步領域4.5噸以上的運載能力。」

「未來5年至10年太陽同步軌道的較大噸位航天發射任務需求旺盛，長徵八號應運而生，它是首款國家立項的面向商業市場的運載火箭，肩負著控制成本的使命，在電氣、結構等方面開展低成本設計的同時，通過開展垂直起降研究，實現可重複使用，進一步降低成本。」中國運載火箭技術研究院總體部設計師錢航說。

「一箭多星」，探索重複利用技術

「多星發射」是長徵八號的一大特點，能夠一次發射多個重達幾百公斤的衛星，從而便於多星組網。

此次長徵八號首飛搭載的新技術驗證七號、海絲一號、元光號、天啟星座零八星、智星一號A星5顆試驗性衛星準確進入預定軌道，相關衛星載荷將對微波成像等技術進行在軌驗證，開展空間科學以及遙感、通信技術試驗與應用。

海絲一號衛星和元光號衛星由長沙天儀空間科技研究院研製。兩顆衛星正常入軌，遙測參數正常，太陽翼、天線均展開正常。

天儀研究院創始人兼CEO楊峰表示：「海絲一號衛星是天儀當前正在研製的第一代輕小型SAR（合成孔徑雷達）遙感衛星的首發星。具有成本低、部署快、覆蓋能力強、調度靈活等優點，能夠實現高解析度、寬覆蓋、持續監測、快速遙感信息處理能力，將提供更高效率的對地遙感服務。」

元光號衛星是一顆20kg級空間科學實驗衛星，由河北工業大學與天儀研究院合作研製。主載荷為河北工業大學研製的空間摩擦學實驗載荷，主要任務是利用立方星開展空間機構學與摩擦學科學實驗，以此探究材料級、部件級到系統級的力學性能隨服役時間的變化規律，建立機械系統界面微觀力學行為與機構宏觀運動的跨尺度機械學規律模型。

值得注意的是，長徵八號首次對火箭的可回收重複利用技術進行探索。對此，肖耘表示：「長徵八號火箭已經開展了可重複和智慧化相關技術的驗證。長徵八號在這方面進行了技術探索，也為未來可重複使用技術積累了經驗方法。」

與美國太空探索技術公司（SpaceX）「獵鷹」火箭的可回收原理類似，要想實現火箭的重複使用，發動機推力調節是重要的技術。此次發射中，長徵八號應用了發動機推力調節技術，這在我國運載火箭中是首次工程應用。

據介紹，長徵八號突破基於模塊組合的快速集成設計，是我國首個研製中未開展全箭模態試驗的中大型火箭，大幅縮短研製周期，降低了研製費用。

肖耘稱，未來的目標是儘可能快速、簡潔地發射火箭，甚至「一鍵發射」。

「我們設想未來可能在海南或其他地方布局，把我們的總裝廠、生產車間放在一起，總裝、測試後直接就到塔架上準備發射，節省一系列測試、檢查、轉運的步驟。」肖耘表示，「未來，我們的目標是7到10天、40個人左右就能完成一次火箭發射任務。」

中型火箭需求大、迭代慢

肖耘表示，目前國家對網際網路衛星，低軌移動、太陽同步軌道衛星的發射需求旺盛，預計在「十四五」期間，太陽同步軌道衛星將佔到國家未來發射衛星的50%到60%，所以急需長徵八號這型火箭。

他還稱，從需求預計情況看，長徵八號未來每年發射應該不少於20次，但是這也取決於後續生產能力的推進。

近年來，中國民營企業也加入到航天科研生產的大潮中。目前中國瞄準商業航天市場的民營初創公司都將發射多種用途的小衛星為主要任務，比如幫助覆蓋飛機和火車上的網際網路連接。

藍箭航天技術有限公司正在研製的中型液氧甲烷運載火箭朱雀二號，則將配備天鵲80噸液氧甲烷發動機。儘管這一運力遠低於SpaceX和藍色起源（BlueOrigin）的商業航天火箭，但仍可將兩輛大型SUV轎車同時送入太空，是國內在研運力最大的民營運載火箭。

藍箭航天CEO張昌武向第一財經記者介紹道，朱雀二號液體運載火箭將是中國民營商業火箭領域第一款中型火箭，對標世界民營火箭公司研發的產品，未來朱雀二號拓展型火箭運力將有望超越SpaceX的獵鷹九號火箭，並可執行空間站、深空探測和登月等發射任務。

張昌武認為，中大型運載火箭代表著商業航天的未來。藍箭航天目前在浙江湖州擁有生產基地，公司預計最早將於2022年實現批量生產。目前」朱雀二號」液體運載火箭也完成多項重要地面試驗，各分系統部組件也已陸續交付。

市場數據顯示，目前衛星製造、衛星應用出現了井噴式發展，但真正上天入軌的衛星仍遠遠跟不上地面的衛星規劃及市場需求。其核心原因在於運載火箭的總體運力距離衛星發射需求尚有較大距離。

「在SpaceX以大型火箭成功佔得市場先機，美國的RocketLab、Vector等小型火箭對市場進行有效補充的同時，適合進行微納衛星組網、中小衛星組網及補網的中型火箭擁有了明顯的市場機會。」張昌武對第一財經記者表示。

對於民營火箭公司而言，誰能解決技術和成本問題，將衛星真正送入軌道，誰才能稱得上是跑進了世界商業航天的賽道。近幾年來，國內民營航天公司融資不斷。

今年9月，藍箭航天宣布完成12億元人民幣C+輪融資，這使得該公司過去一年獲得的累計投資金額超過18億元人民幣。張昌武向第一財經記者介紹稱，融資將為該公司自主研發的「朱雀二號」系列液體運載火箭產品的研製提供充足保障，持續構建公司中大型液氧甲烷火箭研製及批量生產能力。

「全球航天發射市場商業化瞄準了衛星的批量組網，一般的組網規模在200至300個衛星。」張昌武對第一財經記者說道，「藍箭的朱雀二號系列液體運載火箭已經具備大型衛星星座快速組網發射能力。未來國家隊的火箭發射任務會面向高精尖的領域，走向深空、探月和登火星，民營企業有望分得低軌的商業化市場。」

加速追趕馬斯克的「獵鷹」

目前全球範圍內，已經實現了火箭可回收重複利用技術的代表企業是「鋼鐵俠」埃隆·馬斯克的SpaceX。就在上周六，SpaceX成功將美國國家偵察局(NRO)的秘密間諜衛星送入軌道，這是該公司今年完成的第26次火箭發射任務，並創造了全年發射次數最多的新紀錄。

今年11月7日，由星河動力空間科技有限公司自主設計的四級固體運載火箭——穀神星一號運載火箭在我國酒泉衛星發射中心成功首飛，並順利將天啟星座十一星送入預定軌道。

這是中國民營商業火箭首次進入500公裡太陽同步軌道，也是中國第二枚成功入軌的民營運載火箭，標誌著中國商業航天的一次重大突破。

穀神星一號的發射開展了多項技術創新，在減重增效、運載效率和精度提升方面都實現了突破。在此次發射中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聯合開展了「商業返回式衛星變軌再入」關鍵技術驗證。

火箭發射成功是民營企業向商業航天領域邁進的第一步，但更重要的工作是提升運力。在提升運力的過程中，業內人士認為，發動機使用固體燃料推進，具有結構簡單、造價低廉的特點，但是真正實現運力的提升，仍然需要在液體燃料發動機技術上有所突破。

星河動力CEO劉百奇對第一財經記者表示：「我們公司的火箭包括剛剛完成發射的一種小型固體運載火箭，以及正在研製中的液氧/煤油燃料的液體火箭。長徵八號的主動力就是採用了大推力閉式循環的液氧/煤油燃料發動機，我們採用的是中推力開式循環深度變推液氧/煤油燃料發動機，通過7臺並聯，不僅支持垂直回收重複使用，也能實現推力冗餘。」

劉百奇介紹稱，該公司正在研製中的液體運載火箭智神星一號對標SpaceX的獵鷹九號重型火箭，主打低成本、可回收重複使用。初步計劃會在2022年末至2023年初實現首飛。

張昌武也表示，藍箭航天正在部署可回收技術，針對火箭子級整體回收進行方案和算法的積累。「但在實現火箭的商業化可回收之前仍有好幾步要走。」他告訴第一財經記者，「在可回收技術方面的積累主要是兩方面：一方面是打基礎，實現和驗證火箭飛行的可靠性；另一方面是在發動機核心硬體、重型火箭的整體設計規劃層面，以及對後續的供應鏈進行測試。」