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民營火箭公司藍箭:朱雀一號后還有空天飛機,目標是洲際往返
總裝工廠保持35%-50%的濕度,溫度也嚴格控制,任何進入工廠的人員必須先經過靜電測試。一切手段都是為了防止靜電引爆已經澆鑄在火箭箭體內的20噸固體燃料。

近日,朱雀一號固體三級火箭總裝完畢,控制測量系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和地面系統(tǒng)已經完成多項試驗驗證工作。如果總測順利,10月份它將在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空,送央視為《加油!向未來》節(jié)目定制的科普教育衛(wèi)星“未來號”去太陽同步軌道,而它也可能成為第一枚能上天的民營運載火箭。
北京藍箭空間科技有限公司(下稱“藍箭”)投入1億元人民幣經費研制朱雀一號。這家成立于2015年6月的商業(yè)火箭公司聚焦于中小型的商業(yè)航天應用市場,主要研制液氧甲烷航天發(fā)動機及液氧甲烷火箭,創(chuàng)始人之一、藍箭CEO張昌武還是金融出身。
9月27日,朱雀一號已經啟程運往酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,10月底將搭載“未來號”衛(wèi)星發(fā)射入軌。這枚火箭孕育自陜西西安一處火箭總裝工廠內,它或將成為中國第一枚民營運載火箭。
固體火箭朱雀一號的過渡使命
澎湃新聞記者在進入火箭總裝工廠前,需要在門口的小球觸摸3秒,顯示綠燈意味著無靜電,方可入內。雖然藍箭CEO張昌武立志要造一枚液氧甲烷火箭,藍箭首飛的朱雀一號卻是一枚固體三級運載火箭,起飛重量27噸,起飛推力45噸,直徑1.35米。它的工作原理就像“二踢腳”,封閉的容器內澆鑄固體火藥,點火以后在容器中燃燒,產生的高溫高壓燃氣從尾部的噴管噴出產生推力。
三級火箭由三個發(fā)動機構成串聯(lián)。按照常理,火箭“想爬高”,必須靠多級。單級火箭和兩級火箭屬探空火箭,真正能入軌的火箭至少需要三級。等它上天,每一級箭體上的8個特制螺栓在接到命令后解鎖,一級用完扔掉一級,再接著往天上跑。跑到100多公里時,整流罩分離,接著衛(wèi)星繼續(xù)飛行到達預定軌道。
“每次飛行實驗,分離一直是我們搞火箭的最揪心的地方。分離后,給上面的控制力得剛好夠,這是狀態(tài)最復雜的環(huán)節(jié)。”藍箭技術總監(jiān)蔚萊回憶他在中國運載火箭技術研究院工作時的情景,每次一到實驗的分離環(huán)節(jié),總設計師們齊齊盯向大屏幕,觀察分離細節(jié)。火箭正常飛行時反倒不擔心。這位研究了半輩子的技術總監(jiān)一下飛機就換上帶有藍箭標志的黑色T恤,嘴上說的全是火箭,還有他第一次乘飛機的經歷。
今年2月,馬斯克的Space X發(fā)射了“獵鷹重型”(Falcon Heavy)火箭。搭載火箭奔向太空的是一輛櫻桃紅的特斯拉敞篷電動跑車,載著假人,車上還播著大衛(wèi)·鮑伊的經典歌曲《太空怪人》。
由蔚萊帶頭研制的朱雀一號還無法“打”一輛上噸的汽車上天。定位為小火箭,它的近地軌道運載能力是300千克,太陽同步軌道運載能力是200千克,相當于3-5個標準身材的成年人體重。朱雀一號瞄準了微小衛(wèi)星和微納衛(wèi)星的發(fā)射市場。
2015年以來,民營商業(yè)衛(wèi)星公司紛紛進場,九天微星、天儀研究院、千乘探索、微納星空主打商業(yè)小衛(wèi)星的研發(fā)制造。這些小衛(wèi)星都將目光放在低軌道上。低軌道意味著低覆蓋,低覆蓋意味著衛(wèi)星數量要多。民營衛(wèi)星公司正在醞釀衛(wèi)星組網的布局。商業(yè)衛(wèi)星公司九天微星要在2021年底前發(fā)射72顆低軌衛(wèi)星,完成物聯(lián)網星座的全球組網。在國外,Space X將在2019年啟動正式的衛(wèi)星發(fā)射工作并持續(xù)到2024年。這5年里,馬斯克需要將組網所需的4425顆衛(wèi)星送入近地軌道。
今年6月,美國衛(wèi)星工業(yè)協(xié)會(SIA)發(fā)布《2018年衛(wèi)星產業(yè)狀況報告》,對2017年全球衛(wèi)星產業(yè)發(fā)展及其產值進行全面評估,去年一年創(chuàng)造了345顆衛(wèi)星的發(fā)射記錄,共進行90次發(fā)射活動,其中64次為商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射,衛(wèi)星產業(yè)規(guī)模達2690億美元,同比增長3%。
“衛(wèi)星公司都希望往天上扔(小衛(wèi)星),有了這款火箭以后,藍箭幫著這些微小衛(wèi)星公司一起成長。”在蔚萊的描述中,朱雀一號更像一款過渡型火箭,當市場只需要小衛(wèi)星的發(fā)射服務時,初創(chuàng)的藍箭也打造一款小火箭,“等小豬仔養(yǎng)肥了,他們搞大衛(wèi)星時,我們的大火箭就出來了。”
民營商業(yè)火箭的市場來自民營商業(yè)衛(wèi)星。不過,浙江大學航空航天學院副院長、微小衛(wèi)星研究中心主任金仲和對目前國內商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射市場的需求提出另一種看法,“想發(fā)衛(wèi)星的企業(yè)沒有那么多,因為衛(wèi)星真正的商業(yè)用途還沒有起來。”
衛(wèi)星的市場沒起來,商業(yè)運載火箭的賺錢途徑在金仲和看來并不明朗。“顯然他們都要燒錢,關鍵是誰能燒到那個時候。”
民營衛(wèi)星公司九天微星CEO謝濤告訴澎湃新聞記者,九天微星的兩次衛(wèi)星發(fā)射都搭國家隊的火箭上天,能送商業(yè)衛(wèi)星入軌的民營火箭產品還沒做出來。之所以沒有這款產品,他認為還是技術能力的缺乏,“但我希望他們能早日具備這個能力,把成本大幅度降下來。”
國家隊的搭載服務已經排到7年之后
2015年6月,當時32歲的山東人張昌武從金融跨界,與曾在歐洲航天局工作15年的吳樹范一起創(chuàng)辦了藍箭航天。張昌武畢業(yè)于清華大學,曾就職于匯豐銀行和西班牙桑坦德銀行,原本從事的是汽車金融等領域的工作。
藍箭成立的2個月后,一家名為零壹空間的商業(yè)火箭公司也成立了,隨后是星際榮耀、深藍航天等民營火箭公司走上商業(yè)航天舞臺。和民營商業(yè)衛(wèi)星公司的起步時間幾乎同步,商業(yè)火箭也嶄露頭角。
“我們決定去做(商業(yè)火箭),國內的人才非常確定是可以支撐起來這件事了,國內的配套體系也非常完整。國內的資本環(huán)境,我覺得在世界上是一流的。但國內的政策開放程度怎么樣?開放的節(jié)奏怎么樣?這些確實未知的。”金融出身的張昌武對資本和機遇總是敏銳的。正如他的裝扮——西裝革履加大背頭,即便投身火箭領域,他看上去依然像個金融人士。“很多領域都存在未知,一旦一切條件成熟了,這個機遇肯定就沒有了。”
政策上的機遇在藍箭創(chuàng)立前后有所顯露。2014年11月,國務院發(fā)布《關于創(chuàng)新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》,鼓勵民間資本研制、發(fā)射和運營商業(yè)遙感衛(wèi)星,提供市場化、專業(yè)化服務;引導民間資本參與衛(wèi)星導航地面應用系統(tǒng)建設。2015年,軍民融合被上升為國家戰(zhàn)略。2016年12月,國務院新聞辦公室發(fā)表《2016中國的航天》白皮書,鼓勵引導民間資本和社會力量有序參與航天科研生產、空間基礎設施建設、空間信息產品服務、衛(wèi)星運營等航天活動,大力發(fā)展商業(yè)航天。
航天事業(yè)一線工作人員也嗅到了商業(yè)航天的苗頭。朱雀一號的總裝設計師戴政曾經在中國運載火箭技術研究院工作。加入藍箭之前,他認為商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射的需求已經“進入一個爆發(fā)的臨界點”。
“外面一些小衛(wèi)星和微小衛(wèi)星公司找到國家隊的火箭,說能不能通過搭載給他們給打上去。最后發(fā)展到找我們搭載的公司已經排到7年之后。”預約7年才能發(fā)射一顆星,這對拼命成長、希望成為領域內獨角獸的商業(yè)衛(wèi)星公司來講并不現(xiàn)實。
上天找“風口”,那些被稱為“中國的馬斯克們”紛紛加緊商業(yè)火箭的布局步伐。他們都想跑快些,爭奪“首枚”稱號。一旦風口過了,民營商業(yè)火箭的蛋糕也許就分不到了。就像金仲和說的,“從發(fā)上去來講,誰先發(fā)上去就有優(yōu)勢。”
成立于2016年10月的星際榮耀,在今年4月首飛“雙曲線一號S”,這枚被稱為中國首枚上天的民營固體驗證火箭從提出、設計、制造到發(fā)射,在60天內完成,堪稱“火箭速度”。一個多月后,民營航天科技公司零壹空間發(fā)射了“重慶兩江之星”探空火箭,這枚火箭被稱為中國首枚民營自主研究的火箭。9月5日,星際榮耀的商業(yè)亞軌道探空火箭“雙曲線一號”搭載3顆立方體星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射,進行亞軌道驗證飛行。兩天后,零壹空間官微稱,“重慶兩江之星”商用亞軌道火箭成功發(fā)射。
藍箭也想做“首枚”——首枚搭載衛(wèi)星進入太陽同步軌道的民營商業(yè)運載火箭。
“藍箭、零壹空間、星際榮耀,每家公司都有自己的特點,但從現(xiàn)在來看,當他們真正把運載火箭發(fā)入軌之前,都不太好說誰更有優(yōu)勢。誰第一個把運載火箭打入軌,也不完全說明問題。”金仲和仍然覺得,對于民營商業(yè)航天來說,“除了技術實力本身,商業(yè)能不能做起來是關鍵。現(xiàn)在這幾家商業(yè)火箭的技術主要來自國家隊,從技術實力來講還談不上綜合性的比較。”
技術上,民營商業(yè)火箭總帶有國家隊基因。藍箭成立一年半,蔚萊跳出國家隊,加入藍箭的前提是,藍箭的未來不是造探空火箭。1958年,中國發(fā)射第一枚自行研制的二級固體探空火箭“東方-1號”。如果藍箭繼續(xù)干60年前航天前輩干過的產品,蔚萊不會考慮藍箭。
他想做液氧甲烷發(fā)動機,節(jié)省成本,還能回收。最終干一款能空天往返的飛機,一小時到達地球各角落。“space X是垂直回收,從這兒蹦到那兒。我希望是從這兒飛到那兒。他要上火星,我就想解決地球人的快速洲際往返。”微胖的蔚萊用手靈活比劃飛行路線。
如果今年試車成功,藍箭想死都不容易
“在液氧甲烷發(fā)動機這個領域,比我們走得快的,只有SpaceX和藍色起源(亞馬遜CEO杰夫·貝索斯旗下的一家商業(yè)太空公司)。”在火箭總裝工廠的2樓,除了幾個員工宿舍,還有一個簡單的會議室。會議室屏幕上正播放張昌武接受某家媒體采訪時的視頻。西裝、襯衫、大背頭,張昌武字正腔圓評價藍箭主打的液氧甲烷發(fā)動機。
液氧甲烷發(fā)動機就像一針雞血,讓藍箭人振奮。和視頻里的張昌武一樣,會議室里的蔚萊語調平和卻不止一次放話,“如果今年(百噸級液氧甲烷發(fā)動機)能試車成功,哪怕推遲一點進度,等于藍箭想死都不容易。”他甚至覺得,民營商業(yè)航天發(fā)展的難點不在技術,而在觀念。換句話說,他要挑戰(zhàn)中國人的思維模式,慢慢讓更多人接納他們。“這需要一個周期,如果我說明天要載人,我估計沒有哪個中國人敢到我這兒坐。”
藍箭走的是液體火箭的技術路徑。今年3月,藍箭10噸級液氧甲烷火箭發(fā)動機推力室試車成功。發(fā)動機被命名為“鳳凰”,寓意吉祥和諧、一飛沖天。
這項技術早在2011年被國家隊掌握。2011年,中國航天科技集團公司六院北京11所60噸級液氧甲烷發(fā)動機首次試驗取得成功。2016年,液氧甲烷發(fā)動機在中國航天科技集團公司六院101所也完成200秒熱試車。近日,西安航天動力研究所的一則啟事也顯示,10噸液氧甲烷發(fā)動機和百噸級液氧甲烷發(fā)動機也是該所瞄準未來可重復使用低成本運載火箭而自主研發(fā)的兩個關鍵型號。
選擇液氧甲烷作為推進劑,張昌武看中的是成本低。“民用甲烷價格普遍在3-5元一公斤,相比于航天的煤油、液氫液氧,它的價格算白菜價。”液氧甲烷無毒無污染,比沖高,動力強,燃燒之后不結焦,獲取渠道廣泛。
煤油分子鏈大,燃燒易積炭,甲烷和氧氣在一起燃燒就沒有這一問題,對于可重復使用來說,液氧甲烷的組合減少了后期清洗的步驟和成本。
不過,金仲和說,液氧甲烷是一種技術途徑,在技術難度上和其他沒有技術差別,“你說特別先進還談不上,主要是為了降低成本。”
液氧甲烷火箭能實現(xiàn)高頻次的火箭回收復用。實現(xiàn)可回收后,火箭的成本就變成單次發(fā)射所需要的推進劑成本,再加上配套設施和人力成本。就像飛機的一次飛行所需要的燃油費和服務成本。張昌武自信,如果實現(xiàn)可回收,火箭的發(fā)射稱得上白菜價,以公斤為單位,單次發(fā)射服務價格能降到一兩千人民幣一公斤。而目前還需要1萬美元一公斤。
根據藍箭航天設定的核心任務節(jié)點:2018年,完成“天鵲”百噸級液氧甲烷發(fā)動機的研制;2019年,將基于這款發(fā)動機的中型液氧甲烷液體火箭“朱雀二號”生產完畢到出廠的狀態(tài),并爭取獲得發(fā)射許可;2020年,完成發(fā)射,正式商業(yè)化。
“我跟我們團隊畫餅,未來的太空圈非常大,你的腦袋有多大空間,未來太空經濟就有多大。地球是人類的搖籃,但我們不可能永遠生活在搖籃里。”講情懷,蔚萊語調平和,話卻帶有鼓動性。
“大家還在講故事的階段。”金仲和看到的是民營商業(yè)航天的技術、人才仍然來自集團公司和高校,他看好民營商業(yè)航天公司的活力,更期待看到民營商業(yè)航天具備實施想法的能力,“現(xiàn)在大家都是說得多做得少,還沒把自己的技術實力展示給大家看。”
9月27日,朱雀一號已經啟程運往酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,等待10月底的發(fā)射。距離朱雀一號的故事正式“開講”不到一個月。如果一切順利,它或許能帶著“未來號”上天,也可能獲得一個“首枚”稱號。
(應采訪者要求,文中蔚萊為化名)





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