未來實(shí)驗(yàn)室丨產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破2.3萬億!中國商業(yè)航天發(fā)展有多迅猛?
商業(yè)航天涵蓋范圍很廣，簡單來說，主要包括火箭和衛(wèi)星的研制、衛(wèi)星運(yùn)營及應(yīng)用、地面設(shè)備制造與服務(wù)等。
近年來，我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，在多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“從0到1”的突破，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的新增長引擎，預(yù)計(jì)今年商業(yè)航天的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破2.3萬億元。
經(jīng)濟(jì)增長新引擎
中國商業(yè)航天加速而來
中國商業(yè)航天發(fā)展有多迅猛?
相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)顯示，2024上半年，中國航天實(shí)施的30次發(fā)射任務(wù)中，商業(yè)運(yùn)載火箭實(shí)施發(fā)射共計(jì)5次，商業(yè)航天發(fā)展的過程中，也創(chuàng)下了多個行業(yè)第一。
2023年4月，天兵科技“天龍二號”首飛，實(shí)現(xiàn)我國商業(yè)航天首款液體火箭成功入軌。
2023年6月，中科宇航“力箭一號”搭載26顆衛(wèi)星入軌，刷新我國商業(yè)航天一箭多星最高任務(wù)記錄。
2023年7月，藍(lán)箭航天“朱雀二號”，成為全球首枚成功入軌的液氧甲烷燃料火箭。
2024年1月，東方空間“引力一號”首飛，創(chuàng)下全球最大固體運(yùn)載火箭紀(jì)錄。
今年1月，可重復(fù)使用液氧甲烷火箭“朱雀三號”試驗(yàn)箭成功完成百米級垂直起降飛行試驗(yàn)，并于9月11日圓滿完成10公里級垂直起降返回試驗(yàn)。
商業(yè)航天也帶動衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)迎來爆發(fā)增長。目前我國已規(guī)劃3個“萬星星座”計(jì)劃，總計(jì)將發(fā)射超3.7萬顆衛(wèi)星。
試驗(yàn)箭完成10公里級
垂直起降返回飛行試驗(yàn)
就在9月11日12時，我國商業(yè)航天傳來了一個試驗(yàn)成功的好消息。由我國藍(lán)箭航天公司自主研發(fā)的可重復(fù)使用火箭“朱雀三號”試驗(yàn)箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心完成10公里級垂直起降返回飛行試驗(yàn)，可以說這是我國商業(yè)航天在實(shí)現(xiàn)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)上邁出的重要一步。
本次試驗(yàn)中，朱雀三號試驗(yàn)箭空中飛行總時間為200.7秒，經(jīng)歷“上升——發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)——無動力滑行——發(fā)動機(jī)空中二次啟動——軟著陸”過程。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足預(yù)期設(shè)計(jì)。火箭的可回收利用主要集中在一級火箭和火箭發(fā)動機(jī)的回收與復(fù)用技術(shù)。可回收的關(guān)鍵在于精確控制火箭在飛行過程中的軌跡和姿態(tài)。
為了讓火箭“回得準(zhǔn)”“落得穩(wěn)”，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了一個控制模擬的數(shù)字化平臺，通過在虛擬世界中不斷測試，來驗(yàn)證火箭實(shí)際的飛行性能。
藍(lán)箭航天火箭研發(fā)部控制與仿真工程部總監(jiān) 鐘友武：比如風(fēng)干擾、氣動特性等這些，在這個基礎(chǔ)上，我們會進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)仿真，統(tǒng)計(jì)出來我們這個算法，以及設(shè)計(jì)的參數(shù)，是不是滿足整個飛行控制的要求。
正在試車的是藍(lán)箭航天自主研發(fā)的液氧甲烷火箭發(fā)動機(jī)。同傳統(tǒng)火箭發(fā)動機(jī)使用固體燃料或液氧煤油不同，使用液氧甲烷作為燃料，它的燃燒產(chǎn)物主要是二氧化碳和水，不會像煤油一樣產(chǎn)生結(jié)焦，堵塞發(fā)動機(jī)，僅需較低的維護(hù)成本，就能實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的重復(fù)使用。
據(jù)團(tuán)隊(duì)介紹，可回收火箭技術(shù)成熟后，未來一級火箭復(fù)用次數(shù)可達(dá)10到20次，運(yùn)輸成本有望大幅降低。同時商用火箭的研發(fā)，也帶動了產(chǎn)業(yè)鏈上下游上百個關(guān)鍵零部件的迭代。
藍(lán)箭航天副總裁 型號質(zhì)量總師 劉建：我們在2017年，一次產(chǎn)品的交檢合格率其實(shí)在30%左右，現(xiàn)在合格率能達(dá)到將近95%。從這個過程中，我們能看到整個民營企業(yè)在生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理、體系化建設(shè)、高精尖技術(shù)工藝的能力建設(shè)上，得到了長足的進(jìn)步，這個進(jìn)步其實(shí)也給整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
高密度發(fā)射衛(wèi)星
運(yùn)載火箭如何降本增效?
低時延、低成本、廣覆蓋、高可靠的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，是未來通信的重要方式之一。就在8月初，我國低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃“千帆星座”完成首批衛(wèi)星的發(fā)射，計(jì)劃到2030年底前，要在地球周圍部署約1.5萬顆衛(wèi)星。像這樣的“萬星星座”計(jì)劃，我國已經(jīng)規(guī)劃有3個。實(shí)現(xiàn)高密度發(fā)射的背后，如何用更低的成本，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)更快的發(fā)射，考驗(yàn)的是商業(yè)航天的技術(shù)創(chuàng)新與模式創(chuàng)新能力。
走進(jìn)中科宇航試驗(yàn)中心，可以看到，這里擺放著一系列的運(yùn)載火箭試驗(yàn)平臺。就在今年7月，團(tuán)隊(duì)完成了自研固液融合結(jié)構(gòu)艙段的靜力試驗(yàn)。這種創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，巧妙融合了液體火箭箭體輕、載重大的特點(diǎn)，以及固體火箭穩(wěn)定安全的結(jié)構(gòu)，能以更少的材料造出更堅(jiān)固的火箭。
中科宇航副總裁 史曉寧：把整個結(jié)構(gòu)艙段做成鋁合金蒙皮，再用桁條去做局部加強(qiáng)。這種結(jié)構(gòu)形式一般用在液體火箭為主，好處就是結(jié)構(gòu)效率比較高，整個結(jié)構(gòu)重量比較輕，同時地面的加工工藝成本比較低。
火箭降本，得“內(nèi)外兼修”。在內(nèi)部，復(fù)雜的航電系統(tǒng)是火箭的“大腦”。過去，航電系統(tǒng)的眾多子系統(tǒng)分別開發(fā)、每個都有一套獨(dú)立的設(shè)備，造成箭上設(shè)備繁多、接口復(fù)雜、電網(wǎng)雜亂，加大了飛控人員的工作難度。而通過集約化的改進(jìn)，團(tuán)隊(duì)將火箭上的電氣設(shè)備減少了50%，最少只需一個人一臺筆記本就能發(fā)射火箭。
中科宇航副總裁 史曉寧：簡單了以后整個可靠性也提高了，另外火箭的重量都減輕了，帶來的效益就是運(yùn)載能力的提高。
目前，中科宇航已具備年產(chǎn)30發(fā)運(yùn)載火箭的總裝測試能力，并在持續(xù)推進(jìn)可回收火箭技術(shù)等技術(shù)的研發(fā)與驗(yàn)證。一系列硬核技術(shù)創(chuàng)新，正在開啟火箭低成本、航班化的發(fā)射新時代。
六公里商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)帶
連接星辰與大海
商業(yè)航天的發(fā)展需要全產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的密切合作、積極創(chuàng)新。近年來在我國的一些地方也形成了這樣的一些產(chǎn)業(yè)帶，比如在山東的小城海陽，依托我國首座海上火箭發(fā)射母港，短短六公里的航天大道兩側(cè)，聚集了多家商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)。這里已經(jīng)形成了一個天上有星、海里有船，陸上有箭的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)布局。
8月29日，“谷神星一號”海射型遙三運(yùn)載火箭從“東方航天港”號發(fā)射船上騰空飛起，將6顆衛(wèi)星發(fā)射升空，這是“東方航天港”號發(fā)射船今年實(shí)施的第3次海上發(fā)射任務(wù)，已成功將19顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。
總臺央視記者 張春玲：我國首艘專業(yè)火箭發(fā)射船“東方航天港”號，它的長度是162.5米，寬度有40米，面積相當(dāng)于15個籃球場那么大。焊縫銜接的新的甲板區(qū)域，是一個新的火箭發(fā)射工位，在火箭發(fā)射完成之后，它可以選擇保留或者是移除。這種模塊化的設(shè)計(jì)，滿足了商業(yè)航天火箭靈活的需求。
山東省海上航天裝備技術(shù)創(chuàng)新中心主任滕瑤：我們這條船就可以非常靈活地支持咱們目前幾乎所有的固體型號的發(fā)射。接下來大甲板面還在做改造，我們會用模塊化的加注方式，來支持中型及小型的液體(火箭)的發(fā)射。
發(fā)射船、港口、火箭總裝基地、零配件加工等，這里圍繞商業(yè)航天，在方圓六公里的一條大路上，分布了幾乎所需要的全部產(chǎn)業(yè)鏈。
東方航天港(山東)發(fā)展集團(tuán)有限公司董事長 高中前：我們結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶攸c(diǎn)，科學(xué)的構(gòu)建了天上有星、海里有船，陸上有箭的產(chǎn)業(yè)布局。
總臺央視記者 張春玲：今年1月全球運(yùn)載能力最大的固體火箭“引力一號”就在我所在的“東方航天港”號上發(fā)射成功。這就是它的發(fā)射工位，白色的廠房就是“引力一號”總裝完成后的廠房，和發(fā)射船遙相呼應(yīng)，整個的轉(zhuǎn)運(yùn)距離僅有600米。
而如此便利的發(fā)射條件，也吸引了大量商業(yè)航天公司聚集在這里，記者看到，每一個總裝廠房都在緊鑼密鼓地準(zhǔn)備著今年的發(fā)射任務(wù)。
東方空間引力一號總體副總師 張濤：今年我們可能預(yù)計(jì)會發(fā)射兩發(fā)火箭，目前是在裝遙二的火箭，預(yù)計(jì)是在四季度進(jìn)行發(fā)射。
中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院捷龍三號副總指揮 惠興晨：我們院已經(jīng)在這邊落地形成了山東火箭，一個固體火箭的總裝測試基地，目前已經(jīng)形成了年產(chǎn)20發(fā)總裝測試固體火箭的生產(chǎn)能力，我們后邊可能會形成高密度、高頻次的發(fā)射。
在六公里的航天大道上，企業(yè)之間也在形成越來越緊密的產(chǎn)業(yè)鏈條，來支撐密集的發(fā)射需求。一家企業(yè)正在進(jìn)行液體火箭關(guān)鍵零部件液體貯箱液壓氣密測試。
九天行歌總裝總測車間主任 劉興偉：貯箱測試合格完成后，在園區(qū)內(nèi)我們就交付給當(dāng)?shù)氐囊后w火箭發(fā)射公司，就是在方圓6公里之內(nèi)足不出戶就可以達(dá)到供需求的一個閉環(huán)。
現(xiàn)在，基于海上發(fā)射母港的建設(shè)，這里已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了發(fā)射任務(wù)航班化、服務(wù)系統(tǒng)化、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?。一個包含海上發(fā)射、星艦產(chǎn)研、配套集成、衛(wèi)星應(yīng)用、航天文旅為一體的商業(yè)航天新藍(lán)圖，正在徐徐展開。
產(chǎn)業(yè)政策持續(xù)落地
開啟商業(yè)航天新紀(jì)元
在2024年中國航天大會商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)國際論壇上，國家航天局相關(guān)負(fù)責(zé)人表示：作為新質(zhì)生產(chǎn)力的典范，我國商業(yè)航天全產(chǎn)業(yè)鏈正開足馬力駛向“快車道”。當(dāng)然這一未來產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，離不開國家的政策支持。除了剛才片中提到的山東海陽航天產(chǎn)業(yè)帶，近年來不少地方都在這一領(lǐng)域積極深耕布局。
北京是我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈的重要聚集區(qū)，目前擁有157家商業(yè)航天重點(diǎn)企業(yè)。今年北京發(fā)布了商業(yè)航天發(fā)展行動方案，同時通過建設(shè)北京亦莊“火箭大街”共性科研生產(chǎn)基地，吸引商業(yè)航天全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目。
去年上海也發(fā)布了商業(yè)航天領(lǐng)域行動計(jì)劃，擬發(fā)展新一代中大型運(yùn)載火箭、低成本高集成衛(wèi)星、智能應(yīng)用終端三大拳頭產(chǎn)品。預(yù)計(jì)2025年實(shí)現(xiàn)空間信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模超2000億元。
重慶明確提出，到2027年，全市要形成核心產(chǎn)值500億元規(guī)模的空天信息產(chǎn)業(yè)集群等。
( 張春玲 門曦)
