马斯克“星舰”首飞受挫,中国的商业火箭怎么样了?
4月,埃隆·马斯克掌舵的太空探索技术公司(SpaceX)旗下“星舰”火箭首次试飞发生爆炸,吸引全球目光。
近年来,美国SpaceX、蓝色起源(Blue Origin)等企业已成为商业航天赛道的重磅选手。在中国,随着国家鼓励民间资本参与民用空间基础设施建设,该领域也出现了大批冉冉升起的新星。作为中国第一家实现火箭入轨的民营企业,北京星际荣耀空间科技股份有限公司便是其中的先行者。
中国的商业航天入局者成长如何?局中人又如何看待现存的差距与未来前景?本期《对话·三百六十行》,我们与星际荣耀火箭总指挥谢红军(DBA2022)深入对谈。他深耕航天科研领域近20年,从“国家队”转换至商业航天赛道,参与、见证了中国航天事业的创新与发展。让我们一起走进谢红军眼中的星辰大海。
4月20日,在美国中部的得克萨斯州,SpaceX“星舰”满载着超过4500公吨推进剂,在巨大的欢呼声中腾空。结局众所周知:“星舰”在空中发生爆炸,未能成功与超重型助推器分离,导致“计划外快速解体”。
“‘星舰’发射当天,我们团队十几个人正在外面调研,在车上全程看完了直播,注意到火箭离开发射塔架时,就已经倾斜了。因为发射的当下,有好几台发动机没有点火,不巧的是,这几台发动机都在同一边。”谢红军分析道。
但在谢红军看来,此次“星舰”发射的重大意义不容忽视。“星舰”承载着马斯克的火星梦想,有“人类最强火箭”之称,直径9米,超重推进器和飞船两部分合起来高度约119米,全箭起飞质量约5000吨,“相当于27架波音747飞机重,40层摩天大楼高。更重要的是,为了降低成本,实现航天飞行商业化,它是第一个被设计为可完全重复使用的火箭”。
内行看门道,谢红军专注航天近20年,大学学的就是空间飞行器设计专业,研究生学的自动控制。本科毕业后,他相继在上海空间推进研究所、上海航天技术研究院工作,曾参与我国神舟飞船、“风云三号”气象卫星等重大项目研制,具有数十年大型航天项目开发和管理经验。
“小时候的梦想是开摩托、开飞机,都是和速度相关的。躺在自家院子里看星星的时候,我就会好奇它们怎么不掉下来。期待有一天自己也可以摆脱地球的引力,到宇宙深处,回望蓝色地球。”谢红军回忆道。
1990年,“旅行者1号”太空船从64亿公里外给地球拍摄了一张照片。照片中,地球悬浮在太阳系漆黑的背景之中,成了一个渺小的“暗淡蓝点”,这给谢红军留下了极其深刻的印象,“彼时,我就对探索宇宙外太空的事业目标更为坚定”。
当梦想照进现实,在一批批和谢红军一样的航天人员的不断探索与钻研之下,近年来,我国航天事业取得飞速发展和进步,从“嫦娥”奔月到“天问”探火、从“北斗”造福人类到“天宫”开门纳客,中国航天用一项项科学技术创新突破着人类探索宇宙的边界。
2015年,《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》发布,航天事业“下凡”。次年,谢红军所在的星际荣耀成立,并于2019年成功发射“双曲线一号”遥一运载火箭,这是中国民营商业航天公司首枚成功入轨发射的运载火箭,并且首飞即实现卫星高精度入轨。
今年,就在“星舰”发射前13天,星际荣耀自主研发的“双曲线一号”遥六运载火箭在酒泉发射基地升空并成功飞行。谢红军坦言,这是他们连续三次失利后的成功,得之不易。
在谢红军看来,在这个重资产、重技术、需要时间积累的行业里,起步较晚的中国民营企业,还有很长的路要赶。“马斯克主导的SpaceX公司已经成立了20多年。2022年,仅这一家公司的发射次数就高达59次,这是十分惊人的。”
当前,谢红军和他的团队致力于研发价格低廉、性能优异的商业可重复使用运载火箭,“我们的目标是在2025年,把发射价格做到现有运载工具的一半以内”。谢红军坚信,随着可重复使用火箭的商业化,在不远的将来,还会实现航班化,普通人可以如同坐飞机一样进入太空。
去年,谢红军给自己“加压”,在攻读电子与信息专业博士学位的基础上,进入中欧DBA课程学习,在他看来,仰望星空的同时,也要脚踏实地。“不管是现实的经济发展和社会进步问题,还是探索宇宙外太空和人类第二家园,都是我所热衷研究的,也热切期待能够从思考方式和研究方法上取得阶跃式的进步。”
【对话·三百六十行】
Q:今年4月,SpaceX“星舰”发射中发生爆炸,作为业内专业人士,您如何看待这一事件?
A:4月份的发射是SpaceX“星舰”的一次重要飞行尝试和试验,结果达到了预期效果,我认为是成功的。从专业的角度分析此次试验的放行准则,马斯克曾给出“不炸毁发射台”即为成功的事前定位,我认为是客观的。发射试验后,星舰脱离了发射台,这个结果基本符合,甚至可能略微超出了马斯克的预期。
其实,“星舰”一直与“爆炸”相伴,这次“星舰”和超重型火箭合体,相当于一次“联合”试验。发射前,业内就有一个基本判断,即第一次成功的概率极低,事实也是如此,试验经历了多次推迟。首次飞行取得的成果,以及暴露出来的问题和风险,都为下次改进和飞行提供了重要数据,这是地面试验不能代替的,作为同行,我们很羡慕这一点。可以肯定的是,经过多次飞行试验,最后肯定能成功。
Q:您的团队中有人专门研究SpaceX,是如何看待它的成长历程和发展方向的?
A:从事商业活动都要做到“知己知彼”,商业航天也不例外。我们对SpaceX的研究和关注,更主要的是出于对先行者的尊重和经验学习。
作为一家私营的火箭公司,SpaceX无论是技术路线、产品实现、不断迭代的发展思路,还是商业运作和资金筹措,无疑都是成功的。当然,SpaceX在发展的关键时刻获得NASA的大订单输血,也是其发展中不可或缺的重要因素。
Q:尽管潜力巨大,但大多数中国私人航天初创企业仍有很长的路要走,才能赶上行业先驱SpaceX。目前我国商业火箭企业与SpaceX的差距在哪里?
A:我们做的事情跟SpaceX几乎是一样的,路线图差不多,都在做可重复使用液体运载火箭的研制。但是我们比它晚了10多年,谈到差距,目前它确实还有很多方面都值得我们学习。
第一是更多的试错机会和容忍失败的精神。对一个商业公司来讲,我们还没有那么多的试错机会,如果不能形成不断成功的能力,就会被市场淘汰。
第二是快速迭代的设计理念和研制的执行力。仅仅在2022年,SpaceX共发射59次,数量十分惊人,且在硬件设计上迭代了很多版本。
第三是工业化的大规模生产能力。无论是对“国家队”,还是对商业公司来说,大规模的工业化生产需要良好的工业基础设施,以及不断的投入和积累。SpaceX积累了20多年,现阶段已形成大规模生产,工厂里存储着大量的产品。我们现在的生产方式还没有达到这种能力,或者说还没有这样的机会走到那个阶段,能够结合诸多的优势来做这件事。但我们也在朝这个方向前进。
第四是充裕的资金。现阶段的商业企业大部分的研发资金是靠外部输入,比如融资。但未来的来源不一定只是外部资金,也许可以通过自身的盈利,这是另外一个逻辑了。
Q:民营航天和“国家队”是怎样的关系?为什么要打造航天行业千帆竞发的势态?
A:我觉得是相辅相成的关系。“国家队”作为主力军,我们是生力军,是国家队重要的补充力量和能力的提供者。双方是一体的,并不存在竞争关系。
民营航天企业在2016年左右诞生,从小变大,现在还不能称作“强”,但逐渐促进了大家对商业航天领域的关注和投资。民营航天企业和“国家队”一起将社会资源融合起来,统筹协同,才能快速发展。
以卫星频谱来说,它属于全球性资源,无线电频率资源在国际上也是采取“先到先得”的原则。商业卫星网络作为新型空间信息基础设施,服务于国家重大战略,因此“保频占轨”具有重要战略意义,频率和轨道之争是行业内绕不开的话题。
Q:民营航天运载火箭行业面对的客户是哪些?如何将掌握的现有技术(包括天气预报、导航和石油勘探)市场化?目前的盈利模式有哪些?
A:这个行业主要提供快速、稳定、廉价的入轨服务,市场化意味着成本要低,质量要好,价格要优,服务要过硬,快速形成商业闭环和盈利能力。
客户来源或者说发射服务来源主要有两块。一是作为“国家队”补充力量,发射国家任务;二是提供商业发射卫星服务,比如发射大型互联网星座的卫星。
以商业火箭公司来看,目前的盈利主要是通过发射国家任务、发射商业卫星等入轨服务,以及提供系统解决方案、创新可靠产品等供应链服务。此外还有火箭冠名、广告等增值服务。
Q:我国商业航天领域目前最大的挑战体现在哪里?
A:航天事业是国家的战略性力量。目前还需不断提升大规模、快速廉价进入太空的能力,工业化的大规模、智能化生产能力等。此外,商业航天领域刚刚起步,技术还处于迭代阶段,市场处在培育期,需要更多政策性支持,也需要更充裕的资金支持。
Q:目前商业航天行业最重要的方向是什么?
A:可重复使用液体火箭研发是目前的重要发力点。
我们常说的液体火箭和固体火箭的区别在于燃料的形态。传统的固体火箭如同“炮仗”,使用固体燃料,一次性使用,存在成本高、能力不足等缺点。液体火箭使用液体燃料,可实现可控下的重复使用。可重复使用概念的提出者和最早实践者是马斯克,经过近20年的不断试验,已经实现了可重复使用火箭的商业化。
星际荣耀成立之初所遵循的发展思路就是“由固到液,由小到大”,从固体火箭迭代到液体火箭,由小型火箭迭代到大型火箭,同时升级可重复使用技术,建立稳定的入轨能力。
此外,我们还需要降低入轨的成本和价格,我们的目标是把发射价格做到现有运载工具的一半以内,不远的将来,实现有效载荷发射入轨费用降至每公斤1万元人民币的水平。这是一个极具挑战但很有趣的工作,是中国商业航天从业者孜孜不倦努力的方向。
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