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12月3日,觀察者網(wǎng)了解到,中國民營企業(yè)藍箭航天自主研發(fā)的朱雀三號運載火箭成功實現(xiàn)首飛入軌,但一級火箭回收任務未能成功。
根據(jù)任務數(shù)據(jù),火箭按時點火發(fā)射,順利將有效載荷送入預定軌道,完成了本次飛行的主要目標。然而在隨后進行的一級火箭回收過程中,回收環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常,未能實現(xiàn)計劃中的軟著陸。
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發(fā)射現(xiàn)場圖片 藍箭航天官方
朱雀三號是中國首款旨在實現(xiàn)可重復使用的大型液體運載火箭。本次發(fā)射被視為中國商業(yè)航天邁向可重復使用火箭技術(shù)的關(guān)鍵一步。此次發(fā)射原定于11月29日進行,因故推遲至今日實施。
據(jù)官網(wǎng)披露,朱雀三號全箭總長76.6米,整流罩直徑5.2米,采用藍箭航天自研天鵲系列液氧甲烷發(fā)動機,一子級采用9臺TQ-12B發(fā)動機,二子級配置1臺TQ-15B真空發(fā)動機。根據(jù)藍箭航天的設(shè)計,朱雀三號一次性任務低軌運載能力達21.3噸,航區(qū)回收任務達18.3噸,返場回收任務達12.5噸,其未來火箭一子級可重復使用次數(shù)可達20次。
2023年8月,朱雀三號項目立項,五個月后完成垂直起降回收百米級飛行試驗。去年9月,朱雀三號完成垂直起降回收十公里飛行試驗,這是實現(xiàn)回收復用最為關(guān)鍵的節(jié)點之一。
在朱雀三號火箭發(fā)射前,觀察者網(wǎng)特邀航天領(lǐng)域青年創(chuàng)業(yè)者、麒麟航天創(chuàng)始人王舸帆分享觀點。他對商業(yè)航天技術(shù)探索與可回收火箭研發(fā)頗有見解,此次圍繞朱雀三號技術(shù)亮點、商業(yè)航天發(fā)展路徑、材料與燃料創(chuàng)新、市場供需格局等方面展開交流。以下為對話全文。
觀察者網(wǎng):從你的角度出發(fā),最關(guān)注朱雀三號這次發(fā)射的哪些點?
王舸帆:作為一名同樣在航天領(lǐng)域探索的創(chuàng)業(yè)者和工程師,我非常期待看到朱雀三號的這次發(fā)射。因為這不僅僅是一次發(fā)射,更像是對我們行業(yè)未來發(fā)展路徑的一次集中驗證。如果問我最關(guān)注什么,那肯定還是可回收復用這一點,我認為這是降低發(fā)射成本、實現(xiàn)商業(yè)模式閉環(huán)的核心。我特別期待一級火箭的垂直回收,這是對柵格舵、發(fā)動機和飛控的一次綜合性考驗。我們做可回收火箭,終極目標往往就是打造太空中的“貨運航班”,而朱雀三號的此次試驗,無疑是這條路上的一個重要里程碑和必須跨過的門檻。
除此之外,我也關(guān)注它的液氧甲烷發(fā)動機和不銹鋼殼體。甲烷燃燒干凈、不易積碳,可維護性和可復用性高。從復用性、維護性長遠來看,具有成本優(yōu)勢。不銹鋼殼體也是相當經(jīng)濟的選擇,是在為未來火箭極致的成本控制鋪路。本次發(fā)射將驗證一條已經(jīng)被初步證明的具有顛覆性潛力的技術(shù)路線,是否能在我國形成屬于自己的低成本、高頻次進入太空的能力。本次發(fā)射是一個綜合的飛行實驗室,其驗證的每一項技術(shù)都是在給我國的商業(yè)航天探路。
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朱雀三號 藍箭航天官方
觀察者網(wǎng):朱雀三號經(jīng)歷了多次延期,為什么會出現(xiàn)這樣的情況?
王舸帆:天氣、空間碎片這類因素對火箭發(fā)射影響很大,尤其是試驗性的首次發(fā)射,必須在最優(yōu)條件下進行才穩(wěn)妥。其實火箭延期是再正常不過的事,就像航班也會延誤,國外的Space X等企業(yè)也經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)射延期。而且民企和官方發(fā)射的火箭相比,大規(guī)模資源調(diào)配能力較弱,應對突發(fā)情況的彈性不足,所以延期可能性會更高。
觀察者網(wǎng):從整個商業(yè)航天發(fā)展來看,民企進入航天領(lǐng)域早期,火箭試射頻繁延期該如何看待?是否需要用更包容的態(tài)度對待商業(yè)航天的發(fā)展?
王舸帆:應該正常看待,這本質(zhì)是商業(yè)航天摸索和積累經(jīng)驗的過程。企業(yè)發(fā)展早期或火箭首次試射,遇到問題導致延期很正常,也需要包容。商業(yè)航天本身就是高風險、高門檻的領(lǐng)域,沒有成熟路徑可照搬,民企每一次嘗試都是在突破,確實需要更包容的態(tài)度。
而且,相關(guān)企業(yè)在12月底前完成發(fā)射,關(guān)系到明年的投標指標,即便發(fā)射未成功,完成試射也能滿足相關(guān)要求。
觀察者網(wǎng):如果將朱雀三號放在全世界的火箭體系里進行比較,它目前應該是處于一個什么樣的定位中?
王舸帆:朱雀三號是全球可回收火箭賽道上有力的新選手。當前全球的商業(yè)航天基本都在追趕可回收與低成本潮流,藍箭走在前列。
SpaceX的許多火箭具有一定引領(lǐng)地位,開創(chuàng)了新的技術(shù)路線。而朱雀三號其核心價值在于,它正通過自主的實踐,完整走通這條技術(shù)路線,同時走出了自己的創(chuàng)新點。它的出現(xiàn),標志著中國商業(yè)航天正式加入了這場關(guān)乎未來太空準入權(quán)的核心競爭。
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商業(yè)火箭對比
觀察者網(wǎng):很多人說中國商業(yè)航天公司得益于馬斯克“開源”,你怎么看這個問題?
王舸帆:這確實是一個熱議的觀點。馬斯克與其說“開源”了具體的圖紙,不如說是公開驗證了一條可行的技術(shù)路徑,并很大程度上改變了資本市場和公眾對航天的認知。它點燃了市場的熱情,為中國商業(yè)航天公司的融資創(chuàng)造了前所未有的外部環(huán)境。馬斯克像一位提出全新公式的數(shù)學家,證明了“可回收火箭”這一命題的可行性。
但是知道公式和獨立解出答案,是完全不同的兩件事。中國商業(yè)航天公司或多或少受到啟發(fā),但火箭的每一個零件、每一次計算、每一次試錯,都必須靠我們自己的工程師和產(chǎn)業(yè)鏈來完成。理念可以借鑒,但道路必須自己走通。中國商業(yè)航天的真正基石,在于龐大的本土市場和完整的工業(yè)體系。這不是在復制一個SpaceX,而是在探索一條符合中國市場特質(zhì)與工業(yè)基礎(chǔ)的商業(yè)化航天之路。
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發(fā)射現(xiàn)場圖片 藍箭航天官方
觀察者網(wǎng):朱雀三號的主結(jié)構(gòu)材料是不銹鋼,與SpaceX旗下的星艦使用的材料相同,為什么商業(yè)航天類的火箭都轉(zhuǎn)向使用不銹鋼材料?這意味著什么?不銹鋼方案犧牲了哪些性能、換回了哪些成本?
王舸帆:這標志著航天的核心邏輯變了:從追求極致的性能,轉(zhuǎn)向追求極致的全生命周期經(jīng)濟性。
不銹鋼確實犧牲了推重比和運力,因為它比航天鋁合金、碳纖維材料重。但它為我們換回了三樣關(guān)鍵優(yōu)勢:制造成本大大降低、優(yōu)異的耐高溫性簡化了熱防護系統(tǒng),以及生產(chǎn)周期大幅下降。
這筆賬實際上很劃算,我們是用一次性的性能損失,換來了可重復使用的根本基石。
觀察者網(wǎng):咱們團隊使用的玻璃纖維類材料,與不銹鋼材料相比有什么樣的區(qū)別?為什么會如此選擇材料?兩種材料各有什么優(yōu)劣勢?
王舸帆:與不銹鋼相比,玻璃纖維具備更低的成本、更簡單的工藝和極佳的比強度,用于一些導彈彈體、小型探空火箭和火箭整流罩。其主要缺點是耐熱性差,通常低于400℃。
我們團隊目前主要開發(fā)的產(chǎn)品是小型探空火箭,對于探空火箭而言,它的任務通常是一次性的亞軌道飛行,不涉及穿越大氣層返回時的極端高溫,也不需要重復使用。在這種情況下,設(shè)計的首要目標是以最低的成本和最簡單的工藝,將有效載荷送到目標高度。玻璃纖維材料具備極佳的減重效益和低成本、簡單工藝,非常適合批量生產(chǎn)和快速迭代,火箭也可以攜帶更多探測設(shè)備。這兩種材料沒有絕對的優(yōu)劣,只有是否最適合當前的任務目標。通過材料領(lǐng)域的綜合考量,綜合分析出最合適的選材,才是商業(yè)航天最關(guān)鍵的點之一。
觀察者網(wǎng):同時,朱雀三號使用的是液氧甲烷作為燃料,當前包括星艦使用的火箭在內(nèi),各類火箭對這一液體燃料的使用正在大規(guī)模普及,你的團隊也在轉(zhuǎn)向使用液氧作為燃料,這一燃料有什么優(yōu)勢,目前在技術(shù)上還有什么不足?
王舸帆:液氧甲烷的優(yōu)勢在于為"重復使用"而生。它燃燒清潔、不易積碳,發(fā)動機回收后維護簡單、成本低,是實現(xiàn)航班化運營的理想選擇。但目前技術(shù)挑戰(zhàn)在于,大推力甲烷發(fā)動機的穩(wěn)定性、多次點火可靠性,以及與之匹配的低溫儲存和快速加注技術(shù),仍需更多實際飛行來驗證成熟度。
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朱雀三號 藍箭航天官方
觀察者網(wǎng):據(jù)介紹,朱雀三號火箭的設(shè)計復用次數(shù)不少于20次,而2024年的記錄顯示,獵鷹9號火箭一級復用次數(shù)最高已近30次,這一復用次數(shù)差距是如何產(chǎn)生的?
王舸帆:獵鷹9號通過高頻次的發(fā)射和回收,積累了大量的數(shù)據(jù),從而不斷優(yōu)化并證明了其可復用性。而朱雀三號作為一款新興火箭,其可復用能力仍需通過后續(xù)的實際飛行來驗證和提升。獵鷹九號最早回收一級火箭的1.2 Block3版本理論上只能復用2到3次,現(xiàn)役的Block5版本能做到回收近30次,很大程度上也是實踐經(jīng)驗的結(jié)果。兩者在復用次數(shù)上的差異,反映出商業(yè)航天器中新晉者與成熟平臺在實踐經(jīng)驗上的客觀距離。
觀察者網(wǎng):天鵲-12A發(fā)動機在設(shè)計上有什么優(yōu)劣勢,能否展開講講?
王舸帆:天鵲-12A體現(xiàn)了當前商業(yè)航天對可重復使用和成本控制的核心追求。它與SpaceX的猛禽發(fā)動機同屬液氧甲烷路線,長遠看能顯著降低維護成本和周期。不過液氧甲烷路線也伴隨許多挑戰(zhàn),例如燃料儲罐保溫設(shè)計和發(fā)射前的加注流程。除此之外,發(fā)動機多次點火能力和長壽命等關(guān)鍵指標,也需要通過更多次的實際飛行來充分驗證。總體而言,天鵲-12A的設(shè)計思路非常清晰,就是瞄準了航天的“航班化”運營。它和猛禽一樣,都在探索一條兼顧性能與經(jīng)濟性的新路徑,這對于整個行業(yè)降低進入太空的成本具有積極意義。
觀察者網(wǎng):注意到朱雀三號的邊條翼設(shè)計相對比較明顯,這一特征常用于戰(zhàn)斗機和導彈的設(shè)計上,在朱雀三號上使用這一設(shè)計有什么特別之處?
王舸帆:這對于回收而言確實是一個非常巧妙的設(shè)計。當一級火箭從高空返回,以極高速度再入大氣層時,會經(jīng)歷極其復雜的氣流和姿態(tài)變化,也會與大氣摩擦產(chǎn)生高溫持續(xù)積熱。這個邊條翼的核心作用,是降低了再入時候產(chǎn)生的熱量,同時可以以更大的攻角飛行。也就可以使得火箭滑行更遠的距離。同時,朱雀三號利用邊條翼控制落區(qū),進行可控回收。
觀察者網(wǎng):在可回收的基礎(chǔ)上,朱雀三號的介紹中提到,能通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)80%-90%的成本降幅,這筆賬應該怎么去算?這一成本降低的過程是如何體現(xiàn)的?
王舸帆:這筆賬的核心在于,液體火箭最大的成本是一級箭體和發(fā)動機。一次性火箭每次都要重造這個最貴的部分。而朱雀三號通過回收復用,相當于把“一次性消耗品”變成了可多次使用的“航空器”。
成本的降低直接體現(xiàn)在:制造一次,使用二十次。這意味著單次發(fā)射中,一級箭體的成本被攤薄了95%。再加上液氧甲烷燃料成本低、維護簡便,加上每次使用的維護費和燃料加注費,綜合來看可以共同實現(xiàn)80%-90%的成本降幅。這本質(zhì)上是把航天從“定制工藝品”變成了“工業(yè)化產(chǎn)品”的賬。相當于把“一次性飛機”做成了“貨運航班”。
同時,不銹鋼箭體等設(shè)計也能很大程度上降低單發(fā)的制造成本。即使箭體變重了,但從商業(yè)化的綜合角度考慮,這是劃算的。
觀察者網(wǎng):從市場前景來看,目前中國的衛(wèi)星發(fā)射需求與衛(wèi)星發(fā)射能力之間的差距多大?哪類衛(wèi)星最剛需類似朱雀三號這類火箭?
王舸帆:從市場前景看,當前中國衛(wèi)星發(fā)射的供需差距是數(shù)量級的。我們年均運力僅約200噸,但要滿足低軌星座組網(wǎng),年需求預計在1500到2000噸,缺口巨大。
最急需朱雀三號這類大運力可回收火箭的,無疑是低軌寬帶通信衛(wèi)星星座,例如星網(wǎng)和千帆星座。它們單星重量大,且需在短期內(nèi)部署上萬顆衛(wèi)星,對高密度、低成本的發(fā)射服務有最迫切的剛性需求。
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朱雀三號 藍箭航天
觀察者網(wǎng):從市場化進度來看,當前的商業(yè)航天企業(yè)都在努力推進上市流程,馬斯克此前堅持SpaceX不上市,他認為SpaceX一旦上市,必然會在短期盈利壓力下偏離甚至放棄長期目標,讓馬斯克火星殖民的理想化為泡影,你認為這一觀點應該如何看待?
王舸帆:馬斯克的觀點深刻地揭示了資本市場的現(xiàn)實壓力。對于航天這種長周期、高風險的領(lǐng)域,上市確實可能讓公司陷入季度財報等短期目標,而犧牲掉需要十年磨一劍的顛覆性創(chuàng)新。
但商業(yè)航天的可持續(xù)發(fā)展離不開資本支持。關(guān)鍵在于找到平衡,通過清晰的戰(zhàn)略溝通,讓市場理解長期價值;或像一些公司那樣,在技術(shù)里程碑、商業(yè)化里程碑取得突破后再上市,以實力贏得定價權(quán)。最終,是在理想與現(xiàn)實間找到一條既能活下去,又不忘初心的路。
馬斯克與國內(nèi)大多數(shù)商業(yè)航天的核心區(qū)別是,馬斯克創(chuàng)業(yè)初期就自持大量資本入場了,同時美國政府與國防部也持續(xù)支持了大量資金。他用這些資本扛過了最艱難的初創(chuàng)期,這讓他有能力拒絕短期盈利的誘惑,將“火星殖民”這一極度長期的愿景作為公司目標,而不必向資本市場妥協(xié)。做到了對“定義長期目標”的絕對控制權(quán)。
國內(nèi)大多數(shù)商業(yè)航天從誕生起就深度依賴風險投資,這決定了我們必須更早地證明商業(yè)模式的可行性和退出路徑。因此,我們的路線相對而言往往更務實,會優(yōu)先聚焦于打造能解決現(xiàn)實市場需求的運載工具。這是在不同土壤下,為實現(xiàn)終極目標所選擇的不同路徑。
觀察者網(wǎng):在剛剛提到的背景下,你認為中國航天企業(yè)應該采取什么樣的模式去平衡市場的短期焦慮?在技術(shù)路線和商業(yè)路線上會有什么考慮?
王舸帆:中國的商業(yè)航天企業(yè)需要考慮快速地達成各種階段性的目標,采取“分階段兌現(xiàn)價值”的模式來平衡。技術(shù)上,需要優(yōu)先選擇像可回收火箭這類已被驗證、且能快速展現(xiàn)降本成效的路徑,用關(guān)鍵里程碑緩解市場焦慮。商業(yè)上,優(yōu)先服務于低軌星座等明確市場,用現(xiàn)實收入支撐長遠研發(fā),在實現(xiàn)商業(yè)閉環(huán)中逐步靠近更宏大的目標。
這的確也是制約顛覆性創(chuàng)新出現(xiàn)的一個重要環(huán)境因素。國內(nèi)資本市場的風險偏好和對失敗的容忍度,確實更傾向于支持一條技術(shù)路徑已被驗證、商業(yè)模式清晰可見的追趕路線。像星艦那樣在爆炸中迭代的“瘋狂”試錯,其高昂的成本和不確定性,在當前的市場環(huán)境下難以被系統(tǒng)性接納。
但這不完全是資本的問題,也是一個發(fā)展階段的問題。當務之急是先解決“從無到有”的自主可控和商業(yè)閉環(huán)。我相信,隨著首批企業(yè)成功立足,建立起健康的現(xiàn)金流,市場和資本才會更有信心去支持那些更前瞻、也更冒險的“從0到1”的探索。生存是創(chuàng)新的前提。
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朱雀三號 藍箭航天官方
觀察者網(wǎng):咱們團隊采用的是什么樣的路線?有什么樣的規(guī)劃?
王舸帆:我們團隊現(xiàn)在的做法也是設(shè)立一個個小的階段性目標,然后一步步達成。我們已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)8公里射高的小型探空火箭,我們計劃在近期發(fā)射射高40公里的探空火箭,明年打到100公里的卡門線。同時我們今年要開發(fā)液氧甲烷和液氧乙醇的2臺液體火箭發(fā)動機,未來嘗試擴大尺寸或進行多機并聯(lián),把這臺小液機實際運用上去,最終目標同樣是達成航班化的空間運輸。
我們團隊的一個主要特點是在初創(chuàng)期不接受社會資本融資,控制運營成本和規(guī)模,利用現(xiàn)有業(yè)務及資金支持早期小型火箭開發(fā)。達成關(guān)鍵里程碑,有迫切必要進行規(guī)模擴張時,再進行下一步的社會融資。
作為初創(chuàng)團隊,我們必須在早期保持絕對的自主性和定力,不受外部資本方對短期回報和里程碑的催促,完全按照自身對技術(shù)的理解和發(fā)展節(jié)奏來推進,敢于進行必要的試錯和迭代。同時用最務實的方法解決問題,培養(yǎng)出的低成本創(chuàng)新能力和高效執(zhí)行文化,這將是未來我們面對市場競爭的寶貴財富。
當然,這樣的發(fā)展模式也會遇到很多困難。發(fā)展速度會受到限制,這可能讓我們錯過一些近期的寶貴市場窗口。有限資源會限制我們在人才引進、高端設(shè)備采購和實驗頻次上的投入,同時也是對戰(zhàn)略耐心的極大考驗。這無疑是一場高難度的創(chuàng)業(yè),但一旦成功,其示范意義將非同凡響。
但我們相信,人類肯定是要向外走的。商業(yè)航天與傳統(tǒng)行業(yè)的最大區(qū)別在于,往大了講它是沒有上限的。當前所有行業(yè)局限地球,但商業(yè)航天可以走向無盡的宇宙,未來將誕生我們今日無法想象的新業(yè)態(tài)和新需求。隨著幾家商業(yè)航天公司的上市,有人認為窗口期即將閉合,但我們認為其也會有后續(xù)的多個窗口期,在未來幾十年內(nèi)會有大量機遇。我們要做的,就是用時間和內(nèi)部技術(shù)積累來夯實基礎(chǔ)、沉淀價值。等待一個時機,不鳴則已,一鳴驚人。
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