觀天下！火箭發(fā)射探路降成本，太空經(jīng)濟(jì)打開新空間

“全世界的太空經(jīng)濟(jì)都面臨同一個(gè)問題：成本。”一位投資專家說。4月24日，我國迎來第8個(gè)中國航天日。回望過去的一年，中國航天行業(yè)持續(xù)發(fā)展，但與此同時(shí)，也必須面對火箭高昂的發(fā)射成本這一“攔路石”。不過，我國已開始探索降低火箭發(fā)射成本的路徑。可以預(yù)見，一旦實(shí)現(xiàn)成本持續(xù)下降，將會有越來越多的企業(yè)下場切入賽道，給太空經(jīng)濟(jì)帶來更多商業(yè)想象空間。

(資料圖)

共同的成本難題

回望過去一年，中國航天以高質(zhì)量創(chuàng)新引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展，全年實(shí)施宇航發(fā)射任務(wù)64次，再創(chuàng)歷史新高；中國空間站全面建成，夢圓“天宮”；我國首次在月球上發(fā)現(xiàn)新礦物“嫦娥石”，中國再添“太空印記”；高分專項(xiàng)完成天基部分建設(shè)，遙感應(yīng)用服務(wù)華夏，惠及全球；“羲和”“夸父”雙星逐日，我國初步建立綜合性太陽觀測網(wǎng)；“句芒”就位，遙瞰祖國綠水青山，助力低碳減排；成功召開聯(lián)合國/中國空間探索與創(chuàng)新全球伙伴關(guān)系研討會，推動(dòng)構(gòu)建新型空間伙伴關(guān)系，開創(chuàng)空間探索和創(chuàng)新合作新局面。

2023年，中國航天踏上新征程，對于商業(yè)化航天的探索也在持續(xù)推進(jìn)當(dāng)中，但與此同時(shí)，現(xiàn)代運(yùn)輸火箭高昂的發(fā)射成本正成為航天發(fā)展(000547)道路上的一塊攔路“巨石”。

資料顯示，運(yùn)載火箭每次發(fā)射需要消耗大量的燃料，此外還有設(shè)計(jì)和制造成本、場地費(fèi)用、測控費(fèi)用等等。

《航空知識》主編、中國科協(xié)航空科技文化普及首席科學(xué)傳播專家王亞男曾公開介紹，目前，歐美的常規(guī)運(yùn)載火箭，一次發(fā)射的總報(bào)價(jià)基本都已經(jīng)超過1億美元，例如美國宇宙神5和歐洲航天局的阿里婭娜5，發(fā)射報(bào)價(jià)分別為1.5億美元和1.6億美元，美國的德爾塔4重型運(yùn)載火箭更是達(dá)到3.5億美元。俄羅斯的運(yùn)載火箭發(fā)射報(bào)價(jià)要便宜一些，但是一次發(fā)射的價(jià)格也基本超過5000萬美元。

“全世界的太空經(jīng)濟(jì)都面臨同一個(gè)問題：成本。”職業(yè)投資人程宇告訴北京商報(bào)記者。程宇指出，目前降低成本的主要方式還是可重復(fù)使用火箭。

在此方面，長征系列運(yùn)載火箭曾因其低發(fā)射成本而名聲遠(yuǎn)播，但由于其是一次性火箭，繼續(xù)降低發(fā)射成本的空間有限。如今，長征八號火箭采用可回收式設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)芯一級和固體助推器的回收，可以極大地減少火箭發(fā)射的成本，同時(shí)還大大縮短發(fā)射周期。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是關(guān)鍵

事實(shí)上，我國航天行業(yè)已在采取多種方式來降低成本。

一種是較為直接的“降本”。資料顯示，根據(jù)所使用的燃料區(qū)別，發(fā)動(dòng)機(jī)可分為固體發(fā)動(dòng)機(jī)和液體發(fā)動(dòng)機(jī)，相比之下，液體發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)現(xiàn)火箭可回收的技術(shù)上具有明顯的優(yōu)勢，因而，液體發(fā)動(dòng)機(jī)一度被稱作可回收火箭的“心臟”。目前，包括SpaceX、藍(lán)箭航天等國內(nèi)外廠商均以發(fā)展液體發(fā)動(dòng)機(jī)為主要研發(fā)方向。

北京商報(bào)記者從藍(lán)箭公司相關(guān)負(fù)責(zé)人處了解到，該公司在發(fā)射使用更環(huán)保經(jīng)濟(jì)的液氧甲烷燃料火箭，其中，藍(lán)箭公司在2022年12月就曾嘗試使用更適合于重復(fù)使用的液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)將朱雀二號發(fā)射至太陽同步軌道。

此外，4月22日，航天科技(000901)集團(tuán)六院發(fā)布了三款為商業(yè)航天量身定做的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，其中的YF-102發(fā)動(dòng)機(jī)是航天科技六院研制的中國首臺開式循環(huán)、可重復(fù)使用的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，綜合性能達(dá)到同類發(fā)動(dòng)機(jī)的國際先進(jìn)水平。

除了直接的“降本”之外，還有一種是相對間接的“增效”。“為了降低成本，在允許的情況下，一枚運(yùn)載火箭會盡量多帶幾枚衛(wèi)星，盡量‘滿載起飛’。”王亞南曾公開表示。

近日，助力“滿載起飛”的國內(nèi)首款平板式衛(wèi)星的1:1模型在2023年中國航天日主場活動(dòng)暨中國航天大會上展出，該衛(wèi)星為銀河航天自主研發(fā)的可堆疊平板衛(wèi)星。“多顆‘平板’衛(wèi)星可以在火箭整流罩內(nèi)，一層層整齊堆疊起來，使用四套壓緊桿將衛(wèi)星組合體壓緊在火箭的適配器上，從而大幅節(jié)約整流罩內(nèi)部空間。”銀河航天研究員楊巧龍向北京商報(bào)記者介紹，“同時(shí)，這種新型的堆疊壓緊分離機(jī)構(gòu)重量更輕，可以降低對火箭運(yùn)力的損耗，一發(fā)火箭可以發(fā)射更多數(shù)量的衛(wèi)星。”目前，該衛(wèi)星的正樣正在進(jìn)行電性能測試，預(yù)計(jì)于2023年三季度發(fā)射。

太空旅游的暢想

“高成本”這塊巨石背后，是太空經(jīng)濟(jì)廣闊的想象空間。起源太空創(chuàng)始人、哈佛大學(xué)天體物理學(xué)博士蘇萌告訴北京商報(bào)記者，太空旅游便是成本下降之后極具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。“成本的下降是太空旅游能夠快速發(fā)展的核心。”蘇萌指出，太空旅游的商業(yè)化發(fā)展是宇航技術(shù)的低成本化發(fā)展、國家經(jīng)濟(jì)增長和人民生活水平整體提高的必然趨勢。

“目前太空旅游商業(yè)化相關(guān)的旅游產(chǎn)品價(jià)格依然異常昂貴，時(shí)常與‘奢華’‘炫富’等關(guān)鍵詞一同出現(xiàn)。”蘇萌表示，“受目前成本因素所限，太空旅游的單次票價(jià)在定價(jià)策略上不得不以奢侈品定價(jià)，普通人只能望‘空’興嘆。或許真正能普及的太空旅游票價(jià)還需要再便宜一百倍。”

不過，蘇萌也指出，人類剛開始揚(yáng)帆遠(yuǎn)航和飛機(jī)旅行時(shí)，也被認(rèn)為是“非常昂貴和極度危險(xiǎn)”，但從2001年美國富豪第一次商業(yè)化國際空間站之旅到今天已經(jīng)過去了20多年，太空旅游的萌芽階段已經(jīng)發(fā)展完成，未來越來越多的企業(yè)將不斷探索“太空旅行”的商機(jī)，不斷下降的成本和票價(jià)將為每一個(gè)地球人打開進(jìn)入太空的大門。

此外，在程宇看來，太空經(jīng)濟(jì)前景廣闊，在旅游以外，在太空上的科學(xué)試驗(yàn)也是一大重點(diǎn)。“太空的特殊環(huán)境對于科學(xué)試驗(yàn)是一個(gè)良好的場景。既可以在太空環(huán)境下發(fā)現(xiàn)更多不為人知的科學(xué)內(nèi)容，也可以在太空環(huán)境下完成許多在地球無法完成的試驗(yàn)，比如育種。”程宇介紹，“這些內(nèi)容是巨大的價(jià)值空間，但發(fā)射成本無疑是打開這扇大門的關(guān)鍵。”

“這是一個(gè)長期的過程”

程宇認(rèn)為，想要打開這扇“大門”，美國SpaceX的經(jīng)驗(yàn)或可供我國借鑒。據(jù)報(bào)道，SpaceX的獵鷹9和重型獵鷹火箭已具備重復(fù)使用的能力，因此可以大幅降低發(fā)射成本，獵鷹9和重型獵鷹火箭單價(jià)僅為美國同類火箭的一半，比曾經(jīng)推出的性價(jià)比火箭歐洲航天局的阿里婭娜5還要低20%左右，此外，有消息稱，星艦的發(fā)射成本已降至10美元/公斤。

程宇指出，SpaceX公司其實(shí)最重要的核心能力是他的系統(tǒng)工程能力和工業(yè)智能化能力，其中，要實(shí)現(xiàn)低成本快速迭代、快速生產(chǎn)，就要靠工業(yè)智能化。“傳統(tǒng)上火箭設(shè)計(jì)需要實(shí)物發(fā)射驗(yàn)證，從生產(chǎn)、試驗(yàn)到分析都是高成本且緩慢的過程。但如果是在工業(yè)智能化平臺上，設(shè)計(jì)修改的數(shù)據(jù)就可以傳輸?shù)焦に嚭椭圃飙h(huán)節(jié)，形成相應(yīng)的工藝指標(biāo)和流程，在系統(tǒng)中自動(dòng)完成驗(yàn)證，省去工藝生成和試生產(chǎn)的過程。所以，系統(tǒng)工程結(jié)合工業(yè)智能化平臺，就可以省掉大量驗(yàn)證、調(diào)試、修改的成本和時(shí)間。”

在程宇看來，這些是工業(yè)發(fā)展的必然規(guī)律，中國航天要趕上，也只能在同樣的道路上積累功夫。“系統(tǒng)工程上，中國的智能化程度可能還差一點(diǎn)；工業(yè)智能化方面，中國還處在起步階段。這是一個(gè)長期的過程。”

北京商報(bào)記者 方彬楠 冉黎黎