中国新一代中型运载火箭飞天：未来瞄准重复利用

原标题：中国新一代中型运载火箭飞天：未来瞄准重复利用

12月22日12时37分，长征八号运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空，“一箭五星”，首飞告捷。

这是中国自主研制的新一代中型运载火箭的首次飞行任务，填补了我国太阳同步轨道运载能力的空白，也在可重复使用技术、智慧火箭等方面进行了探索。

中国航天科技集团一院长征八号火箭总指挥肖耘介绍称：“长征八号是一款两级半构型火箭，2017年5月正式批复立项。我们用了三年时间，采用借鉴成熟模块的组合化研制，用于填补我国未来在太阳同步领域4.5吨以上的运载能力。”

“未来5年至10年太阳同步轨道的较大吨位航天发射任务需求旺盛，长征八号应运而生，它是首款国家立项的面向商业市场的运载火箭，肩负着控制成本的使命，在电气、结构等方面开展低成本设计的同时，通过开展垂直起降研究，实现可重复使用，进一步降低成本。”中国运载火箭技术研究院总体部设计师钱航说。

“一箭多星”，探索重复利用技术

“多星发射”是长征八号的一大特点，能够一次发射多个重达几百公斤的卫星，从而便于多星组网。

此次长征八号首飞搭载的新技术验证七号、海丝一号、元光号、天启星座零八星、智星一号A星5颗试验性卫星准确进入预定轨道，相关卫星载荷将对微波成像等技术进行在轨验证，开展空间科学以及遥感、通信技术试验与应用。

海丝一号卫星和元光号卫星由长沙天仪空间科技研究院研制。两颗卫星正常入轨，遥测参数正常，太阳翼、天线均展开正常。

天仪研究院创始人兼CEO杨峰表示：“海丝一号卫星是天仪当前正在研制的第一代轻小型SAR（合成孔径雷达）遥感卫星的首发星。具有成本低、部署快、覆盖能力强、调度灵活等优点，能够实现高分辨率、宽覆盖、持续监测、快速遥感信息处理能力，将提供更高效率的对地遥感服务。”

元光号卫星是一颗20kg级空间科学实验卫星，由河北工业大学与天仪研究院合作研制。主载荷为河北工业大学研制的空间摩擦学实验载荷，主要任务是利用立方星开展空间机构学与摩擦学科学实验，以此探究材料级、部件级到系统级的力学性能随服役时间的变化规律，建立机械系统界面微观力学行为与机构宏观运动的跨尺度机械学规律模型。

值得注意的是，长征八号首次对火箭的可回收重复利用技术进行探索。对此，肖耘表示：“长征八号火箭已经开展了可重复和智慧化相关技术的验证。长征八号在这方面进行了技术探索，也为未来可重复使用技术积累了经验方法。”

与美国太空探索技术公司（SpaceX）“猎鹰”火箭的可回收原理类似，要想实现火箭的重复使用，发动机推力调节是重要的技术。此次发射中，长征八号应用了发动机推力调节技术，这在我国运载火箭中是首次工程应用。

据介绍，长征八号突破基于模块组合的快速集成设计，是我国首个研制中未开展全箭模态试验的中大型火箭，大幅缩短研制周期，降低了研制费用。

肖耘称，未来的目标是尽可能快速、简洁地发射火箭，甚至“一键发射”。

“我们设想未来可能在海南或其他地方布局，把我们的总装厂、生产车间放在一起，总装、测试后直接就到塔架上准备发射，节省一系列测试、检查、转运的步骤。”肖耘表示，“未来，我们的目标是7到10天、40个人左右就能完成一次火箭发射任务。”

中型火箭需求大、迭代慢

肖耘表示，目前国家对互联网卫星，低轨移动、太阳同步轨道卫星的发射需求旺盛，预计在“十四五”期间，太阳同步轨道卫星将占到国家未来发射卫星的50%到60%，所以急需长征八号这型火箭。

他还称，从需求预计情况看，长征八号未来每年发射应该不少于20次，但是这也取决于后续生产能力的推进。

近年来，中国民营企业也加入到航天科研生产的大潮中。目前中国瞄准商业航天市场的民营初创公司都将发射多种用途的小卫星为主要任务，比如帮助覆盖飞机和火车上的互联网连接。

蓝箭航天技术有限公司正在研制的中型液氧甲烷运载火箭朱雀二号，则将配备天鹊80吨液氧甲烷发动机。尽管这一运力远低于SpaceX和蓝色起源（BlueOrigin）的商业航天火箭，但仍可将两辆大型SUV轿车同时送入太空，是国内在研运力最大的民营运载火箭。

蓝箭航天CEO张昌武向第一财经记者介绍道，朱雀二号液体运载火箭将是中国民营商业火箭领域第一款中型火箭，对标世界民营火箭公司研发的产品，未来朱雀二号拓展型火箭运力将有望超越SpaceX的猎鹰九号火箭，并可执行空间站、深空探测和登月等发射任务。

张昌武认为，中大型运载火箭代表着商业航天的未来。蓝箭航天目前在浙江湖州拥有生产基地，公司预计最早将于2022年实现批量生产。目前”朱雀二号”液体运载火箭也完成多项重要地面试验，各分系统部组件也已陆续交付。

市场数据显示，目前卫星制造、卫星应用出现了井喷式发展，但真正上天入轨的卫星仍远远跟不上地面的卫星规划及市场需求。其核心原因在于运载火箭的总体运力距离卫星发射需求尚有较大距离。

“在SpaceX以大型火箭成功占得市场先机，美国的RocketLab、Vector等小型火箭对市场进行有效补充的同时，适合进行微纳卫星组网、中小卫星组网及补网的中型火箭拥有了明显的市场机会。”张昌武对第一财经记者表示。

对于民营火箭公司而言，谁能解决技术和成本问题，将卫星真正送入轨道，谁才能称得上是跑进了世界商业航天的赛道。近几年来，国内民营航天公司融资不断。

今年9月，蓝箭航天宣布完成12亿元人民币C+轮融资，这使得该公司过去一年获得的累计投资金额超过18亿元人民币。张昌武向第一财经记者介绍称，融资将为该公司自主研发的“朱雀二号”系列液体运载火箭产品的研制提供充足保障，持续构建公司中大型液氧甲烷火箭研制及批量生产能力。

“全球航天发射市场商业化瞄准了卫星的批量组网，一般的组网规模在200至300个卫星。”张昌武对第一财经记者说道，“蓝箭的朱雀二号系列液体运载火箭已经具备大型卫星星座快速组网发射能力。未来国家队的火箭发射任务会面向高精尖的领域，走向深空、探月和登火星，民营企业有望分得低轨的商业化市场。”

加速追赶马斯克的“猎鹰”

目前全球范围内，已经实现了火箭可回收重复利用技术的代表企业是“钢铁侠”埃隆·马斯克的SpaceX。就在上周六，SpaceX成功将美国国家侦察局(NRO)的秘密间谍卫星送入轨道，这是该公司今年完成的第26次火箭发射任务，并创造了全年发射次数最多的新纪录。

今年11月7日，由星河动力空间科技有限公司自主设计的四级固体运载火箭——谷神星一号运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功首飞，并顺利将天启星座十一星送入预定轨道。

这是中国民营商业火箭首次进入500公里太阳同步轨道，也是中国第二枚成功入轨的民营运载火箭，标志着中国商业航天的一次重大突破。

谷神星一号的发射开展了多项技术创新，在减重增效、运载效率和精度提升方面都实现了突破。在此次发射中借助火箭末子级离轨钝化，星河动力与北京航天方舟空间技术有限公司联合开展了“商业返回式卫星变轨再入”关键技术验证。

火箭发射成功是民营企业向商业航天领域迈进的第一步，但更重要的工作是提升运力。在提升运力的过程中，业内人士认为，发动机使用固体燃料推进，具有结构简单、造价低廉的特点，但是真正实现运力的提升，仍然需要在液体燃料发动机技术上有所突破。

星河动力CEO刘百奇对第一财经记者表示：“我们公司的火箭包括刚刚完成发射的一种小型固体运载火箭，以及正在研制中的液氧/煤油燃料的液体火箭。长征八号的主动力就是采用了大推力闭式循环的液氧/煤油燃料发动机，我们采用的是中推力开式循环深度变推液氧/煤油燃料发动机，通过7台并联，不仅支持垂直回收重复使用，也能实现推力冗余。”

刘百奇介绍称，该公司正在研制中的液体运载火箭智神星一号对标SpaceX的猎鹰九号重型火箭，主打低成本、可回收重复使用。初步计划会在2022年末至2023年初实现首飞。

张昌武也表示，蓝箭航天正在部署可回收技术，针对火箭子级整体回收进行方案和算法的积累。“但在实现火箭的商业化可回收之前仍有好几步要走。”他告诉第一财经记者，“在可回收技术方面的积累主要是两方面：一方面是打基础，实现和验证火箭飞行的可靠性；另一方面是在发动机核心硬件、重型火箭的整体设计规划层面，以及对后续的供应链进行测试。”

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