火箭发射努力降成本：普通人和太空的距离

亦心绿

" 高成本 " 这块巨石背后，是太空经济广阔的想象空间。
记者丨方彬楠 冉黎黎
编辑丨汪乃馨
( w( B6 \& H9 [" 全世界的太空经济都面临同一个问题：成本。" 一位投资专家说。
第 8 个中国航天日刚刚过去，回望过去的一年，中国航天行业持续发展，但与此同时，也必须面对火箭高昂的发射成本这一 " 拦路石 "。不过，我国已开始探索降低火箭发射成本的路径。
可以预见，一旦实现成本持续下降，将会有越来越多的企业下场切入赛道，给太空经济带来更多商业想象空间。
共同的成本难题  
# A1 H$ ~5 C# j5 B! o5 [$ d/ ~回望过去一年，中国航天以高质量创新引领高质量发展，全年实施宇航发射任务 64 次，再创历史新高；中国空间站全面建成，梦圆 " 天宫 "；我国首次在月球上发现新矿物 " 嫦娥石 "，中国再添 " 太空印记 "；高分专项完成天基部分建设，遥感应用服务华夏，惠及全球；" 羲和 "" 夸父 " 双星逐日，我国初步建立综合性太阳观测网；" 句芒 " 就位，遥瞰祖国绿水青山，助力低碳减排；成功召开联合国 / 中国空间探索与创新全球伙伴关系研讨会，推动构建新型空间伙伴关系，开创空间探索和创新合作新局面。
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2023 年，中国航天踏上新征程，对于商业化航天的探索也在持续推进当中，但与此同时，现代运输火箭高昂的发射成本正成为航天发展道路上的一块拦路 " 巨石 "。
& c$ o$ p4 d4 x8 i8 G, X. T资料显示，运载火箭每次发射需要消耗大量的燃料，此外还有设计和制造成本、场地费用、测控费用等等。


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《航空知识》主编、中国科协航空科技文化普及首席科学传播专家王亚男曾公开介绍，目前，欧美的常规运载火箭，一次发射的总报价基本都已经超过 1 亿美元，例如美国宇宙神 5 和欧洲航天局的阿里娅娜 5，发射报价分别为 1.5 亿美元和 1.6 亿美元，美国的德尔塔 4 重型运载火箭更是达到 3.5 亿美元。俄罗斯的运载火箭发射报价要便宜一些，但是一次发射的价格也基本超过 5000 万美元。
" 全世界的太空经济都面临同一个问题：成本。" 职业投资人程宇告诉北京商报记者。程宇指出，目前降低成本的主要方式还是可重复使用火箭。
在此方面，长征系列运载火箭曾因其低发射成本而名声远播，但由于其是一次性火箭，继续降低发射成本的空间有限。如今，长征八号火箭采用可回收式设计，以实现芯一级和固体助推器的回收，可以极大地减少火箭发射的成本，同时还大大缩短发射周期。
火箭发动机是关键
. J4 ^$ r4 ^/ v8 y  S! j! k1 B7 V事实上，我国航天行业已在采取多种方式来降低成本。
, [9 ^/ _. X2 }1 F, _* ?9 [, j) N一种是较为直接的 " 降本 "。资料显示，根据所使用的燃料区别，发动机可分为固体发动机和液体发动机，相比之下，液体发动机在实现火箭可回收的技术上具有明显的优势，因而，液体发动机一度被称作可回收火箭的 " 心脏 "。目前，包括 SpaceX、蓝箭航天等国内外厂商均以发展液体发动机为主要研发方向。
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6 z* d$ I' J) n北京商报记者从蓝箭公司相关负责人处了解到，该公司在发射使用更环保经济的液氧甲烷燃料火箭，其中，蓝箭公司在 2022 年 12 月就曾尝试使用更适合于重复使用的液氧甲烷发动机将朱雀二号发射至太阳同步轨道。
1 E; w& C, F/ q' z, Z/ o此外，4 月 22 日，航天科技集团六院发布了三款为商业航天量身定做的液体火箭发动机，其中的 YF-102 发动机是航天科技六院研制的中国首台开式循环、可重复使用的液氧煤油发动机，综合性能达到同类发动机的国际先进水平。
3 \' j/ h" Z' o/ b; w除了直接的 " 降本 " 之外，还有一种是相对间接的 " 增效 "。" 为了降低成本，在允许的情况下，一枚运载火箭会尽量多带几枚卫星，尽量‘满载起飞’。" 王亚男曾公开表示。
近日，助力 " 满载起飞 " 的国内首款平板式卫星的 1:1 模型在 2023 年中国航天日主场活动暨中国航天大会上展出，该卫星为银河航天自主研发的可堆叠平板卫星。" 多颗‘平板’卫星可以在火箭整流罩内，一层层整齐堆叠起来，使用四套压紧杆将卫星组合体压紧在火箭的适配器上，从而大幅节约整流罩内部空间。" 银河航天研究员杨巧龙向北京商报记者介绍，" 同时，这种新型的堆叠压紧分离机构重量更轻，可以降低对火箭运力的损耗，一发火箭可以发射更多数量的卫星。" 目前，该卫星的正样正在进行电性能测试，预计于 2023 年三季度发射。
太空旅游的畅想
" 高成本 " 这块巨石背后，是太空经济广阔的想象空间。起源太空创始人、哈佛大学天体物理学博士苏萌告诉北京商报记者，太空旅游便是成本下降之后极具发展潜力的领域。" 成本的下降是太空旅游能够快速发展的核心。" 苏萌指出，太空旅游的商业化发展是宇航技术的低成本化发展、国家经济增长和人民生活水平整体提高的必然趋势。
" Z$ n$ j2 I2 M" 目前太空旅游商业化相关的旅游产品价格依然异常昂贵，时常与‘奢华’‘炫富’等关键词一同出现。" 苏萌表示，" 受目前成本因素所限，太空旅游的单次票价在定价策略上不得不以奢侈品定价，普通人只能望‘空’兴叹。或许真正能普及的太空旅游票价还需要再便宜一百倍。"

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不过，苏萌也指出，人类刚开始扬帆远航和飞机旅行时，也被认为是 " 非常昂贵和极度危险 "，但从 2001 年美国富豪第一次商业化国际空间站之旅到今天已经过去了 20 多年，太空旅游的萌芽阶段已经发展完成，未来越来越多的企业将不断探索 " 太空旅行 " 的商机，不断下降的成本和票价将为每一个地球人打开进入太空的大门。
此外，在程宇看来，太空经济前景广阔，在旅游以外，在太空上的科学试验也是一大重点。" 太空的特殊环境对于科学试验是一个良好的场景。既可以在太空环境下发现更多不为人知的科学内容，也可以在太空环境下完成许多在地球无法完成的试验，比如育种。" 程宇介绍，" 这些内容是巨大的价值空间，但发射成本无疑是打开这扇大门的关键。"
- B  g5 P  I. p: i7 E! r" 这是一个长期的过程 "
程宇认为，想要打开这扇 " 大门 "，美国 SpaceX 的经验或可供我国借鉴。据报道，SpaceX 的猎鹰 9 和重型猎鹰火箭已具备重复使用的能力，因此可以大幅降低发射成本，猎鹰 9 和重型猎鹰火箭单价仅为美国同类火箭的一半，比曾经推出的性价比火箭欧洲航天局的阿里娅娜 5 还要低 20% 左右，此外，有消息称，星舰的发射成本已降至 10 美元 / 公斤。


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1 y# p/ u+ h- F4 H3 |程宇指出，SpaceX 公司其实最重要的核心能力是他的系统工程能力和工业智能化能力，其中，要实现低成本快速迭代、快速生产，就要靠工业智能化。" 传统上火箭设计需要实物发射验证，从生产、试验到分析都是高成本且缓慢的过程。但如果是在工业智能化平台上，设计修改的数据就可以传输到工艺和制造环节，形成相应的工艺指标和流程，在系统中自动完成验证，省去工艺生成和试生产的过程。所以，系统工程结合工业智能化平台，就可以省掉大量验证、调试、修改的成本和时间。"
$ [7 j% e* u6 v) f在程宇看来，这些是工业发展的必然规律，中国航天要赶上，也只能在同样的道路上积累功夫。" 系统工程上，中国的智能化程度可能还差一点；工业智能化方面，中国还处在起步阶段。这是一个长期的过程。"