北京民营火箭“明星”发射订单已排到2026年底
2023年9月21日12时59分,酒泉卫星发射中心。当倒计时归零,火焰如巨龙吐息般喷涌而出,30多吨重的箭体挣脱了地心引力,腾空而起。
这是谷神星一号的第10次发射。67.5秒后,当大家都觉得这枚中国民营火箭里的“明星”要稳拿“十连胜”时,火箭一级姿态突然失稳,发射任务宣告失败。
看着大屏幕上的火箭滑落天际,星河动力公司创始人刘百奇心头涌起从未有过的失落——这是谷神星一号第一次发射失利。他和团队拿着仅有的图像、数据寻找原因,一直到第二天早上都没睡,捡回残骸后又立刻排查分析。
对于这家刚刚创业5年的民营火箭公司而言,发射失利后很容易缓不过来,但团队成员勇敢选择了“归零”再出发。
“归零”是航天特有的故障分析模式:面对问题从头开始对每个环节逐一溯源验证,直到问题完全解决。
与研发初期遭遇失利不同,谷神星一号当时已较为成熟,率先进入平均10天发射一枚的高密度发射周期。也就是说,这次失利是民营火箭进入批量生产、订单交付的市场化运营阶段后遇到的全新考验。
实际上,从2018年刘百奇离开航天“国家队”选择创业开始,类似的难题便接踵而至。
2014年起,我国鼓励民营资本发展商业航天,国内陆续诞生了一批民营火箭公司。星河动力就是其中一家,并逐渐成长为独角兽企业。刘百奇回忆,创业之初最难的是身边所有人都觉得这是一件不可能的事。“给投资人讲,人家听几句就走了,觉得完全是冒险。”他说。
要证明商业航天可行,唯一的办法就是一步一个脚印,通过技术攻关拿出创新成果。第一步,便是解决火箭的动力源——发动机。
当时,发动机是民营火箭的痛点。商业航天以盈利为目的,要求发动机高性能、高性价比,如果使用不适配的发动机,火箭就很难具备商业价值。
2018年7月,星河动力成立半年后,终于从资本圈获得一笔2000万元的融资。刘百奇将其中超三分之一的资金用到了发动机研发和试验上。为了提高研发效率,星河动力打破常规,将火箭总体和动力联合优化设计,避免了重复设计和沟通的繁琐流程。仅4个月后,60吨推力的一级发动机试车成功。
2020年,谷神星一号首飞,此后相继创造了中国民营火箭首次连续发射成功、首次海上发射成功、首次高密度发射等多项纪录。直到第10次发射时突然失利,市场对民营火箭的信任度又降至谷底。
失利的原因很快找到了——在喷管扩张段组件螺钉孔加工过程中,由于操作不当导致碳布层产生内部缺陷,造成扩张段烧蚀异常。“这次挫折更增强了我们对航天事业的敬畏。”刘百奇说,团队开始从设计、生产、试验、发射全链条梳理可能存在的质量风险和薄弱环节,逐一解决。
沉寂两个多月后,谷神星一号终于再次矗立在酒泉卫星发射中心。2023年12月,当它的第11次发射把卫星顺利送入预定轨道时,团队所有成员都热泪盈眶。
很快,市场信心重聚,星河动力的发射订单排到了2026年底。截至目前,这款火箭已经成功发射18次,将77颗卫星送入预定轨道,是民营航天领域发射次数最多、成功率最高的商业运载火箭。
当谷神星一号不断创造纪录时,公司另一支团队正瞄准新难题展开攻关——研制可重复使用火箭。面对密集的星座组网发射任务,民营火箭如果想再降成本、提升运力,势必需要可重复使用的火箭,也就是火箭发动机采用液体燃料,发射升空后还能回收发动机重复使用。
新箭型的第一个难题依然是发动机。国内在液体火箭发动机上已有一些成果,但要么成本高,要么大范围推力降不下来、难以更好地实现回收。刘百奇选择了当时在国内鲜有人走的一条路——以煤油、液氧为燃料的针栓式发动机。这一方案不仅容易调整推力、燃烧稳定、可靠性强,同时结构也更简单,成本更低。
“我们没有液体火箭的经验,只能一边试验,一边琢磨。”他说。燃烧室内壁就曾难坏了大家。火焰燃烧时,温度可以达到3000摄氏度,一般材料很难抵挡这样的高温。摸索中,团队将内壁材料换成不锈钢,又利用再生冷却技术,让冷却剂在燃烧室内循环,吸收热量后通过外部冷却系统冷却,再回到燃烧室循环使用。
今年4月,这款火箭发动机完成300秒长程热试车,为今年可重复使用火箭——智神星一号的首飞奠定了基础。
智神星一号可以重复使用约30次,将带动商业航天发射成本的大幅下降。在探秘宇宙的征途上,北京民营火箭已加满动力,即将再一次出发。
独角兽“秘笈”
商业航天必须更懂市场
北京已连续多年成为全国“独角兽第一城”,其创新沃土上密集诞生的独角兽,大部分为民营企业。以商业航天领域为例,已跑出星河动力、银河航天、蓝箭航天、星际荣耀、微纳星空等多家民营独角兽。
与航天“国家队”不太一样,商业航天必须更懂市场。每次谷神星一号火箭发射时,箭体上都会印一家冠名商的名字,舱内有时候还会携带泡泡玛特手办等小物件。其合作伙伴看重的,是火箭上“做广告”能放大传播效应。这也恰恰折射出民营火箭与众不同的商业逻辑。
星河动力成立之初便瞄准了市场需求。2018年,各种各样的星座计划开始“吆喝”,批量化卫星发射激发了对民营火箭的需求。为此,团队设计了不同运力、不同技术路线的火箭。刘百奇把自己的公司比作“太空快递”,他只是向卫星等客户收取发射服务“快递费”。
市场化的目标当然是盈利。随着谷神星一号发射订单纷至沓来,市场的认可意味着公司跑通了民营火箭的商业模式。对企业成长而言,有钱可赚、并不单依靠融资烧钱,也就更有能力去研发液体火箭等技术难度更大的箭型。
作为全国商业航天产业链布局最全面、产业发展最具活力的城市,北京已形成“南箭北星”的商业航天发展格局,众多民营企业正爬坡过坎,以不断创新的快速进化能力逐梦苍穹。
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