我们去建造一个大火箭吧。
2023年，曾经是业内人士关注的焦点的火箭发射将突然跳入公众视野。
除了广为流传的马斯克深夜与初次见面的女友讨论火箭建造细节的娱乐八卦之外，更重要的是，无论是SpaceX的全球杀戮，还是国内商业火箭的成功发射，都把火箭制造进入商业环境。
看来造火箭并没有想象中的那么困难，民营企业在航天领域也能变得靠谱。 随着资本的涌入、政策的支持、媒体的广泛曝光，一切都欣欣向荣。
但好运并不总是存在。 商业火箭的这次集中爆发，从0次火箭发射到1次火箭发射，依靠的是多年来的技术积累和反复试验。 但下一个“奇点时刻”何时到来并帮助企业完成业务闭环，目前仍是未知数。
“与SpaceX相比，集团公司整体大而不强，大而不优，这距离我们率先实现航天强国的目标还很远。” 去年12月，中国航天科技集团公司发文称赞。
即使作为中国最重要的航天企业之一，中国航天科技集团公司也选择低调。 由此看来，留给商业火箭企业的路只会是崎岖而漫长的。
真正的失败和成功并不存在
2023年4月，星舰首次发射并当场爆炸。 这并不是世俗意义上的成功，甚至可以说是失败，但马斯克却非常高兴，举办了庆祝派对。 在庆祝活动上，他开玩笑说：“至少它爆炸得看不见了。”
半年后，星舰第二次升空。 吸取了之前失败的经验后，SpaceX 升级了火箭和地面基础设施，迭代了 1000 多项技术。 有进展，但尚未完成——爆炸时间从升空后 4 分钟增加到升空后 10 多分钟。
这是世界历史上最大、最强大的可回收运载火箭。 它可以一次向近地轨道输送超过150吨的重量，执行数百吨级的地球同步转移轨道、地月转移轨道、地火转移轨道任务。 如果成功发射，将改变人类历史，使遥不可及的移民火星梦想成为现实； 即使失败了，也不会可惜。 SpaceX 的座右铭是：“快速失败，但学得更快”（Fail fast, but learn better）更快）。
图：SpaceX 2023年火箭发射亮点
然而，普通人在评判“成功”时，总是更喜欢那些看得见的成就，比如一次火箭的成功发射。 这很容易陷入狭隘的定义。
SpaceX已经成为最成功的“争议者”。 SpaceX 独特的“快速故障机制”使其能够在屡次失败的情况下快速吸收数据滋养，造就了目前的统治地位——2023 年，SpaceX 全年向轨道发射了 1200 吨有效载荷，占全球商业火箭的 10% 80%的发射份额。
中国民营火箭企业也是如此。 目前站在竞争主舞台的火箭公司不少都经历过发射失败的经历：2023年9月，银河动力谷神星1号发射失败； 2022年12月，蓝箭航天朱雀2号首次发射失败； 星际荣耀双曲线一号连输三场……
就成绩而言，民营火箭企业在2023年迎来了集体辉煌，并一直延续至今。
2023年4月2日，天龙二号液氧煤油火箭首飞成功。 天兵科技成为全球首家首次成功发射液体火箭的新兴航天企业，也开启了我国民营火箭企业的液体火箭时代。
2023年6月7日，中韩航天利建一号固体火箭将26颗卫星发射入预定轨道，创下了当时我国“一箭多星”数量的纪录。
2023年7月12日，蓝箭航天朱雀二号发射升空，成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭。 同年12月9日，朱雀二号再次成功发射入轨，完成“一箭三星”任务，标志着我国液氧甲烷火箭商业化正式启动。
2023年，星际荣耀双曲一号恢复正常发射服务，12月17日，我国首颗商业航天器验证卫星帝二一号送入预定轨道。
2023年，银河动力将密集发射7次，位居中国民营航天行业第一，其中海上发射任务1次。
2024年1月，东方航天首次成功发射世界最大固体火箭“引力一号”，这也是我国运力最大的民营运载火箭。
图片：36氪
从36氪的统计数据可以看出，国内民营小型固体火箭发射已步入正轨，不少企业具备连续成功发射的经验和能力。
此外，液体火箭是迈向4R（快速可重复使用可靠火箭）的重要里程碑。 除天兵科技、蓝箭航天于2023年成功发射外，帕拉斯一号（银河动力）、星云一号（深蓝空间）、重力二号（东方空间）等均计划在2023年进行发射测试。过去两年。
“2023年可以说是国内商业航天承前启后的一年，将从过去的技术孵化转向商业交付，从手工艺品转向产品。” 天兵科技副总裁罗毅这样描述。
不可否认，与行业霸主、碾压同行的北美SpaceX相比，中国要“和谐”得多：多强格局正在逐步形成，在燃料、运力、发射成功率等方面各有优势。 。 同时，航天具有很强的“国土安全”属性，天然分隔了中国和北美市场，给了国内商业火箭企业喘息和追赶的机会。
只是机会之窗转瞬即逝，企业几乎没有时间解决技术和商业问题。
不可忽视的优点和缺点
长期以来，太空探索是一项国家事务。
至今，我们为嫦娥三号登月而欢欣鼓舞，为天问一号带回的土壤能否耕种而争论不休，为航天三人组在登月后要修改论文而深感痛心。他们去了天堂……太空科学事业仍在以国家为主力前进。
商业航天开始展现价值的机会是下游电信行业需求的扩大以及国家建设卫星互联网的决心。 2015年，商业航天相关政策频频见诸报端，国家队开始出现高技能人才外流。
但从时间线来看，中国落后美国一拍不止。 2001年，马斯克萌生了自费去火星这个超级冷门赛道的想法； 2010年，奥巴马政府宣布未来5年向NASA投资60亿美元，鼓励商业火箭的使用。
好消息是，我国民营火箭企业整体保持了较高的研发效率。 SpaceX 的 Falcon 1 和 Firefly Space Alpha 的开发周期为 6.5 年，而 Rocket Lab 的 Electron 则更长，需要 11.5 年。 我国的星际荣耀双曲线一号、天兵科技天龙二号、中科航天力剑一号、东方空间重力一号的研制时间用了3-4年，蓝箭航天朱雀二号则用了8年。
当然，美国企业基本都是研发液体火箭，这比我国目前从固体火箭起步的情况技术难度更大。 但如果只比较蓝箭航天和天兵科技，平均研发效率还是比美国要好。
坏消息是，中国与美国之间仍然存在很大差距。
仅在2023年，SpaceX就将向太空发射数千颗卫星，而国内在轨卫星总数为数百颗。 同时，地球轨道上可运载的卫星数量也是有限的。 SpaceX发射的次数越多，留给中国发射的空间就越小。
主要问题是航天价格高、技术依赖性强、火箭发射频率低。
以发射进入近地轨道为参考，SpaceX猎鹰9号的有效载荷价格为每公斤3000美元以上（21600元人民币）。 在国内也只有长征系列能达到这个价格。
其他国产民营火箭，力建一号售价为6万-7万元/公斤。 此外，蓝箭航天副总裁、营销交付中心总经理黄河曾透露，朱雀2号最终成本目标不高于4万-5万每公斤。
“国家队的运载火箭，有国家项目的研发投入、试验费用以及人员和业务费用，与要自己承担全部的民营企业相比，在成本上自然有巨大优势。” 《星际荣耀》首席设计师季海波坦言，如果价格与长征系列有竞争力，私人团队“没有胜算”。 但随着“上天”火箭（尤其是商用液体火箭）的增加，整体市场价格将持续下降。 比如，一年前，商业火箭的发射价格还在10万/公斤以上运行。
从技术上来说，民营火箭企业的研发团队虽然有国家队的溢出来补充，但数量极其有限。 而且，火箭制造是一个系统工程。 不仅有整体架构，还有分系统架构、配套供应商等，对人才的专业度和人才团队的数量都有严格的要求。
考虑到效率和成本等现实因素，大多数私人球队都不得不依赖国家队的支持。 例如，目前成功发射的许多商业火箭都使用了航天四院和航天六院提供的发动机。
此外，无论从价格和技术方面考虑，商业航天发展仍然受到发射站资源稀缺的限制。
2023年，全球将进行223次轨道级发射，其中中国占67次。细算到民用营队，则有13次。 与自身相比，令人欣慰的是，2023年是商业航天发射次数最多的一年，达到新高； 与美国相比，差距还很远。 SpaceX 一年内发射了 98 次（包括两次星舰发射），比中国总数还多一半。
图：我国火箭发射场
目前我国仅有酒泉、东方航天港和文昌商业发射场（在建）商用，限制因素较多。
酒泉发射场地处内陆，火箭运输时间较长。 朱雀二号遥二号运载火箭从嘉兴火箭制造基地出发，历时9天，行程3700多公里，抵达酒泉。 目前，利剑一号、朱雀二号已在酒泉建设了自己的发射站，天龙三号发射站正在建设中。
东方航天港满足中大型火箭发射需求，拥有多艘多功能、自航式火箭发射船。 重力一号将从这里发射。 据了解，火箭发射船可在3至5天内完成一次海上发射任务。 但缺点也很明显。 目前只能满足固体火箭发射的需要。
文昌发射场被寄予厚望。 它是我国第一个商业航天发射场。 建成的一号发射站是长征八号专用发射站。正在建设的二号发射站将兼容我国目前服役和在研的大部分液体商业火箭。 规划中的3号和4号站将主要用于固体火箭。 如果一切按计划进行，文昌商业发射场将在2024年中期实现正常发射，发射站短缺的问题将得到缓解。 根据《中国航天科技活动蓝皮书（2023年）》，中国航天工业预计2024年全年将执行100次左右的发射任务。
一切都是为了降低天道成本
根据各券商和研究机构的预测，商业航天无疑是一个万亿级的蓝海市场：市场前景广阔、应用范围广泛、关联产业众多。 但对于目前的商业火箭公司来说，阶段性胜利并不能直接带来商业闭环。
“仔细观察去年商业火箭发射的构成，只有少数公司进入液体火箭发射阶段，整个行业处于早期阶段。而且距离第一级能够回收利用，我们还有一段路要走并重复使用。” 蓝箭航天董事长、创始人张长武的一番话几乎得到了业界的一致认可。
那么什么样的火箭才算具有商业价值呢？ “至少是猎鹰9级。” 张长武也给出了具体答复。
2024年，大家都在朝着同一个目标迈进：中型到大型、液体、一级可回收火箭。 成本需要一次又一次下降，技术需要一次又一次改进。
经过36氪梳理，基本有以下几个趋势：
一是采用新工艺、新材料，降低火箭本体总成本。
目前应用最广泛的技术是金属3D打印，天兵科技、星际荣耀、深蓝航天等多家火箭公司都在使用该技术。 金属3D打印的优势在于可以大大缩短制造周期、降低成本、满足轻量化要求，同时也更容易实现复杂的结构设计。
此外，朱雀三号采用与星舰相同的不锈钢火箭体结构制造工艺。 不锈钢的主要优点是耐高温、价格便宜、数量大。 目前主流铝锂电池合金的熔点在600度左右。 如果没有隔热层或隔热瓦，发射和装载到大气层时，无法承受迎风面1200-1600度的高温。 但加入它也意味着成本的大幅增加。 不利的一面是，304不锈钢的密度约为铝锂合金的三倍，并且在相同强度要求下，不锈钢需要更多的材料。 这种变相的要求要求火箭造得更大、推力更大。
总体而言，企业在尝试新工艺、新材料方面差异不大。 张长武坦言，现在看运载火箭，我们应该尽量摆脱具体技术细节的视角。 无论是推进剂的选择还是材料的选择，在成熟的配套和系统工程中，我们不会有任何非常规的选择。
二是挑战自主研发的大推力火箭发动机。
2001年，马斯克考虑购买现成的火箭，但高昂的价格（当时俄罗斯火箭每枚火箭的报价为2100万美元）让他意识到“如果自己建造火箭，就不会有中间商赚差价，总成本就足够了。” 这个问题现在也面临着国内民营火箭企业。发动机占总成本的50%以上，如果发动机能够自主研发制造，不仅筑起技术壁垒，还能节省成本。
图片：36氪
目前较为关注的自主研发发动机中，天火12发动机已完成41台发动机在产、13次整机总装试验、10次热试车。 今年年中，天龙三号将进行试飞。 这将是中国最大的火箭之一，海平面推力770吨，近地运输能力17吨，仅次于长征五号。
天雀系列发动机是国内首款自主研发的甲烷发动机。 液氧甲烷发动机的技术突破一直是世界性难题。 在前两次发射中，朱雀二号用行动证明了天阙系列的价值。 2025年，朱雀三号将具备首飞能力，搭载9架天雀12B和1架天雀15B，近地运输能力为21.3吨。
JD-2发动机（双曲3号主机）采用液态甲烷推进剂，海平面推力85吨，一次性运输能力12.9吨。 已完成连续变推力和二次启动热车考核。 “我们现在正在全力以赴研发双曲3号，计划在2025年底实现在轨和海上回收。” 季海波告诉36氪。
Thunder-R1液氧煤油发动机是国内第一台采用销钉技术的液氧煤油发动机。 该技术是发动机实现深度变推力的关键。 深兰航天副总经理、火箭整体部技术总监郑泽表示，近一年来，雷霆-R1已进入正常测试阶段，也已批量交付。 按照计划，搭载雷霆-R1的星云一号将于今年首飞，完成轨道发射和第一级垂直回收双重任务，近地运输能力达3吨。
此外，Galaxy Power将于今年第三季度推出的Pallas 1的第一级和第二级动力系统将由七台和一台Sky可变推力液氧和煤油发动机组成，具有接近-土方运输能力5吨。 重力2号正在研发中，采用液体核心级+固体助推的两级半构型（Force-85液氧煤油发动机）。 将于2025年发射并回收，近地运输能力为19.1吨。
三是完成一级可回收性测试验证的闭环。
火箭回收和再利用可以显着降低总体成本。 从类型上看，大致可分为一级回收和一级、二级全回收。 但第二子级的回收返回过程中，气动加热剧烈，回收再利用的难度和成本远大于第一子级。 目前常见的回收再利用解决方案基本上都是围绕一个子层面展开的。
从一级回收往下，可分为降落伞回收、滑翔回收和垂直起降回收三种技术路径，其中垂直回收是比较热门的方向。 总体来说，国内商业火箭企业还没有出现子级重复回收的现实案例，大家都在向前冲刺。 如果一切顺利，今年我们将看到星云一号实现国内商业航天的首次发射和回收。
“商业火箭从设计之初就将成本放在核心位置。在技术方案上，需要可回收、可重复使用；在生产制造上，需要有自己的工厂，用于核心部件的生产和制造。零部件、舱室和整机的箭级组装和测试，同时外包附加值低的普通机械加工，利用国内强大的加工制造体系提供配套服务，可实现关键技术和产品的自主控制，而且制造成本相对较低，再加上可回收性，整个火箭的成本将极具市场竞争力和价格优势。” 郑泽说道。
超过20000颗星无法发送
机会之窗在滴答声中逐渐缩小，给出了明确的时间点：2年。
2020年9月，星网向ITU提交GW星座计划，共发射12992颗卫星，形成中国版卫星互联网； 另一项由元鑫等卫星公司牵头的“G60星链”计划，已实现12000颗以上卫星组网的星座，其中包括在2024年发射和运行至少108颗卫星，提供初步商业服务。
“2022年底、2023年初，星网、元芯的招标靴子将会推出，一些民营火箭企业将会拿到订单，行业内的马太效应将会显现。” 罗毅告诉36氪，火箭发射的越多，就越可靠。 关系越牢固，获得两家央企订单并获得更多订单的火箭企业就越有更多机会验证自己的技术。 此外，在决策惯性驱动下，稳定服务两家央企2年以上的火箭企业将优先录用。
这也符合各家火箭公司的步伐。 大量液体可回收火箭将在2024年和2025年发射，如果能够在窗口期内验证火箭的低成本发射能力，中标几乎是板上钉钉的事情。
“有两万多颗卫星正在排队发射上天，但卫星的生命周期只有6-7年。这意味着这些卫星必须在6年内发射，相当于每年发射4000到5000颗卫星。如果普通火箭使用的一支箭，按十多颗星计算，一年就需要射三百多次；如果将能量完全提升到每支箭三十多星，则需要射一百多次。在这个范围内，即使私人队和国家队联手，他们也无法满意。”
季海波补充道，这只是官方的稳定收入。 目前尚不清楚未来是否会出现新的大型星座网络。 而且，火箭的运输能力不仅仅局限于近地轨道，太空旅游、太空采矿、深空探索等需求正在逐步孕育。
从产业结构来看，多方竞争、相互追逐的局面将长期持续。
一方面，国内各火箭公司之间的技术差距并不像SpaceX与其他北美火箭公司之间那么大，SpaceX的碾压能力在中国无法复制； 另一方面，由于国情限制，像SpaceX这样的垄断企业将无法在国内出现。
当然，国内商业火箭企业无不怀揣着成为“中国版SpaceX”的野心。 这并不意味着复制SpaceX的模式思路，而是意味着在技术创新、运载能力、成本控制等方面向其靠拢。
“一个很现实的统计是，SpaceX现在估值是万亿元；而国内顶尖的火箭公司才几百亿，大家都觉得相当贵。与SpaceX相比，我们还处于婴儿阶段。”时期。” 罗毅说道。
时间有限，抓紧时间很重要。 往好的方面看，更大的希望，有一天我们会占据太空。
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