【文/观察者网专栏作家陈岚】
今年是中国商用火箭取得突破的一年。 天兵科技天龙二号成为国内首枚民营液氧煤油火箭入轨，蓝箭航天朱雀二号成为全球首枚甲烷火箭入轨，极大提振了民营航天企业的信心。 以液体火箭为主角的中国商业航天事业已进入下半场。
另一方面，固体火箭的脚步也没有停止。 星际荣耀成功复飞，银河动力七战七捷生活网消息，中科航天拥有26星，东方航天正在紧锣密鼓地准备世界最大固体火箭的入轨发射。 这场盛事甚至让美国唯一欣欣向荣的商业航天工业相形见绌。
朱雀二号遥二号运载火箭发射取得圆满成功，是世界上第一枚成功入轨的液氧甲烷火箭
然而，中国的商业航天产业还相对年轻。 多年来，各种蔑视、怀疑和争议从未间断过。 人们对商业航天的认知常常是混乱甚至矛盾的。 到目前为止，很多人对于商业航天仍然不看好。 商业航天是一个充满理想主义和英雄主义的行业。 这是一个有着长坡和厚雪的宏伟产业。 它不仅需要星辰大海的情怀，更需要脚踏实地的科学精神和商业价值判断。
笔者在Space X成立不久后就开始关注美国商业航天，也第一时间关注国内商业航天企业的发展。 他一直试图从内部规律和底层逻辑来理解商业航天（尤其是火箭）。 本文试图深入探讨商业火箭的发展规律和价值核心，帮助我们审视这样一个硬科技行业。
商业火箭技术路线
火箭通常根据推进剂的类型分为液体和固体。 液体燃料包括甲烷、煤油、液氢和肼推进剂。 液氢具有最高的比冲值，无毒、无污染，是理想的航天燃料。 但由于其密度低、氢分子易逸出，液氢火箭储罐和加压输送装置工艺复杂、体积庞大、成本高昂。 ，难以商业化； 肼推进剂虽然稳定，但毒性很大，不利于商业用途。
因此，商业火箭唯一可用的推进剂路线是甲烷、煤油和固体燃料。 我国航天事业经历了几十年的发展，中国商业火箭企业面临的现实是：
固体火箭：结构简单，门槛低，现有航天系统有成熟的技术积累和样板产品，如快舟、捷龙系列等。 由于固体火箭动力系统技术成熟且不向私营部门开放，固体商业火箭企业不可避免地会采用外包/外购的模式。 这种模式对团队规模和资金要求相对较低，可以加快开发速度。 在资源保障充足的情况下，商业火箭公司可以在2年内研制出固体火箭。
煤油火箭：结构复杂，门槛高，现有航天体系有成熟的技术积累和样板产品。 长五、长六、长七、长八是液氧煤油火箭。 如果基于自主研发的发动机来研发新型煤油火箭，团队和资金规模都会很大，研发周期会很长，所需资源也远高于固体火箭。 由于中国煤油火箭的积累，如果团队有更多的经验，可以在一定程度上减少技术探索的时间。
甲烷火箭：代表了行业的发展趋势。 不仅燃油价格最低，而且发动机不存在积碳问题，自然适合重复使用。 它还可以实现煤油难以实现的全流量分级燃烧循环。 应该说是商业用途最理想的。 但其结构复杂、门槛较高，现有航天系统在甲烷火箭方面积累甚少。 商业火箭公司如果选择甲烷火箭，就必须自主研发发动机，这将涉及更多新技术、新工艺的探索。 甲烷火箭的研制周期很长，对团队和资源保障的要求比较高。
顺便说一句，人们普遍认为固体火箭的研制周期比液体火箭短。 事实上，这种说法并不完全准确。 决定火箭研制周期的主要因素不是火箭类型，而是核心系统（主要是动力系统）的研制方式：自研还是外购/外包。 所有自研火箭的周期必然会更长。 但我国的国情决定了固体火箭的主要工作（尤其是风险最大的装药）只能由具有特定资质的公司来承担。 商业火箭企业必须采用外包/外包的方式，至少是部分外包，这样可以缩短研制周期，但另一方面也增加了制约因素。
目前业界共识是：固体代表现在（容易实现），液体代表未来。 仅靠实体模型很难支撑火箭公司的业务和估值。 因此，无论实际研制进度如何，国内各商业火箭企业都有明确的液体火箭型号计划。
对于商业火箭公司来说，先固体后液体无疑是资源约束下的现实选择，可以帮助公司前期走得更稳，但在后续向液体模式转型时，必然面临资源消耗问题固体和液体模型共存的问题，或者从固体到液体转变的自我革命问题。 对于选择直接进攻液体火箭的企业来说，在长期的发展过程中将面临持续的资源保护压力。 当然，这条路一旦坚持并贯穿，也会筑起足够高的竞争壁垒。
商业火箭公司纷纷涌现
如果从2014年领克航天成立算起，中国民营商业火箭公司已经走过了九个年头。 到目前为止，已有五家公司实现了轨道发射，还有一家公司（东方航天）将在今年内进行首次飞行。 这些企业大概率成为中国民营商业火箭的龙头企业。 有趣的是，他们似乎都有意无意地采取了“差异化竞争”的策略，并做出了不同的技术路线选择（以下按成立时间排序）：
图片来自新财富杂志
蓝箭航天（技术路线：甲烷）
成立于2015年6月，是国内最早成立的民营运载火箭公司之一。 蓝箭坚持自主研发发动机。 2016年，液氧甲烷发动机研发全面启动。 已建成湖州发动机制造基地、嘉兴全健总装基地、酒泉液氧甲烷独家发射基地。 2023年7月，基于蓝箭航天自主研发发动机系统打造的朱雀二号遥二号火箭成功发射，成为全球首枚液氧甲烷火箭成功入轨，也是首个中型液体火箭火箭采用的是一家民营企业自主研发的动力系统。 奠定了蓝箭航天的行业地位。
朱雀二号的SSO运力为1.5吨（后续改进型号已增加至4吨），是目前已进入轨道的最大商业火箭。 蓝箭已完成发动机、总装基地、发射场全产业链布局，并有明确的业务运营规划。 预计朱雀二号将成为蓝箭航天未来几年的主力型号产品。
朱雀二号成功飞行后，蓝箭航天公开提及后续“可回收模型”，但并未公布具体信息。 考虑到朱雀二号一级火箭体的直径和发动机的布局，直接优化可回收模型是很困难的。 后续可回收型号估计是大型运载火箭，极有可能继续使用朱雀二号的80吨级发动机。 具有更好的技术传承和可靠性积累，有利于缩短可复用模型的开发周期。
2023年7月12日，朱雀二号在第二远端成功发射（来源：互联网）
星际荣耀（技术路线：小固体+甲烷）
成立于2016年，2019年7月，双曲一号成功发射，成为中国首枚成功入轨的民营航天火箭，使星际荣耀成为社会关注度和资本认可度最高的商业火箭公司。 所提出的“从固体到液体，从小到大，固液兼备，小步前进，快速迭代，持续进化”的经营理念已广泛传播。 然而2021年2月之后，双曲线1号连续三次发射失败，极大影响了星际荣耀的开发节奏。
2023年4月，双曲一号遥六号成功发射。 2023年7月，星际荣耀公布了后续模型图，其中液体火箭的主模型为双曲三号液氧甲烷火箭，直径4.2米，总箭长69米。 有9枚“焦点II”100吨级火箭并联。 液氧甲烷发动机，500公里SSO运输能力为10.4吨（不可回收）/6.2吨（重复利用）。 2021年6月，双曲线3号通过了方案论证转审。 最新的相关进展是，2022年9月，福克斯2号完成了火炬点火器+枢轴喷射器气体发生器的联合点火试验。
根据公司规划，固体双曲一号预计到2025年将实现每年10发的发射能力，这意味着星际荣耀将坚持固液并重的发展路线。 该公司还有 II 的飞行验证计划。 作为一款拥有自主研发动力系统、需要更多资源的大型液体火箭，双曲线三号的首飞还有一段时间。
2023年4月7日，双曲线1号成功绕行（来源：互联网）
Power（技术路线：小固体+煤油）
2018年成立，团队风格低调务实，固液兼备的发展路线。 2020年11月至2023年8月，银河动力谷神一号固体火箭连续七次成功入轨，在小型固体火箭领域树立了可靠的品牌形象。 由于小型固体火箭的盈利能力和发展空间都比较有限，星河动力也一直在液体型号上寻求突破。
2018年12月，银河动力启动智神星一号可重复使用液氧煤油火箭项目立项。 智神星一号是两级液氧煤油运载火箭，直径3.35米，第一级并联7台自主研发的50吨级天煤发动机，低地轨道运输能力为5吨。 由于星河动力同时选择固体和液体的路径，液体模型的优先级较低，智神星一号的开发最近才开始提速。
2022年3月，KQ发动机首次全系统试运行成功。 2023年5月，首枚智神星一号火箭将在安徽池州工厂组装，发动机测试基地也将同时建成。 预计该基地将对动力系统进行一系列试运行，逐步确定发动机状态。 预计不可回收的 -1 将于 2025 年准备好进行飞行验证。
2023年8月10日，谷神星一号从遥七成功发射（来源：互联网）
中科航天（技术路线：大固体+煤油）
成立于2018年底，是一家以中国科学院力学研究所和航天飞行科技中心为基础的混合所有制商业航天企业。 具有得天独厚的资源优势和制度优势。 中科航天选择了大固体+液体的技术路线。 2022年7月，利剑一号遥一火箭成功首飞验证，成为我国最大的固体火箭。 2023年6月，利剑一号遥二号火箭成功完成一箭26颗卫星的飞行任务，确立了在固体火箭领域的差异化竞争优势。
中科航天也有明确的液体模型计划，并于2019年开始液体发动机的研发。不过与星河动力类似，中科航天目前的研发重点也是固体火箭模型，因此液体模型的研发相对缓慢。 公司披露的进展信息也比较少。
2022年11月，中科航天公布了离剑二号（小型液体火箭，动力系统采用80吨轩辕二号+15吨轩辕一号）的相关信息，但在2023年6月的巴黎航展上透露目前正在全力研制液氧煤油火箭“利建三号”，但没有提及“利建二号”的信息。“利建三号”的研制进度和首飞时间也不清楚。
2022年7月27日，利剑一号首飞成功（来源：网络）
天兵科技（技术路线：煤油）
成立于2019年。天兵科技刚成立时，以小众推进剂HCP火箭起家。 期间，业内盛传将与九州云箭合作研发液氧甲烷火箭。 2021年技术路线切换为煤油火箭后，液氧煤油火箭天龙二号研发速度非常快，并实现首飞成功，引起行业震动。 天龙二号的研制周期约为2年，比其他商业火箭公司的固体火箭研发周期短。
天龙二号尚无后续飞行计划。 目前，天兵科技的研发工作主要转向“天龙三号”。 天龙三号是我国商用火箭领域迄今为止发布的最强火箭。 与标准猎鹰9号火箭相比，SSO能力达到14吨，与长征五号的SSO能力（15吨）相当。 天龙三号火箭体直径由天龙二号的3.35米增加到3.8米。 自主研发的110吨级天火12号煤油发动机取代了天龙二号外购的YF-102发动机，曾飞过的第二级发动机也退役了。 这意味着天龙三号的研制几乎需要从头开始。 如果该公司计划在2024年5月进行首飞，意味着长5级液体火箭的研制周期将从10年缩短到3年，这是一个巨大的挑战！
有利的是，天兵通过天龙二号的成功，积累了一定的液体模型开发经验，并获得了阶段性所需的资金支持。 天火12发动机可能深度借鉴了YF-102发动机，这为天龙三号的研制提供了一定的基础。 不过，作为一款采用新发动机、新动力布局、新火箭体结构、新发射站的大型火箭，如果能如期首飞，必将载入航天史册，让猎鹰相形见绌。 9.让我们拭目以待！
2023年4月2日，天龙二号首飞成功（来源：网络）
东方空间（技术路线：捆绑固体+煤油）
成立于2020年。可能是出于行业地位和差异化竞争的考虑，东方航天以捆绑式超大型固体火箭“引力一号”为切入点。 -1的SSO能力高达4.2吨，接近现役最强固体火箭ESA Vega C的两倍。 研制成功后，将成为世界上起飞次数最大、运力最强的固体运载火箭。 无论从产品配置还是市场定位来看，重力一号都是一款非常有话题性的产品。
东方航天也公布了后续液体火箭的型号计划，但该公司的开发重点仍是重力一号的研制，液体火箭的研制仍处于早期阶段。 《重力 1》计划于 2023 年末进行首次飞行。
“重力一号”海上发射示意图
下图展示了中国主要商业火箭企业近年来的进展：
参照系：
对中国商业火箭企业的影响是非常深远的。 发展历程回顾（下）对于评估中国商业火箭未来的发展仍然具有重要的参考价值。
过去二十年有很多成功的经验。 但我认为最重要的可能有以下几点：
首先，火箭的重复利用长期以来一直被视为发展方向，因为这是降低发射成本、实现航天大规模应用的必由之路。 这一点是几乎所有商业火箭公司的共识和共同目标，这里就不展开了。
其次，从一开始就确定了液体火箭的技术路线，同时选择了自主研发发动机的发展方式。 这在当时的初创航空航天公司中是罕见的。 “动力第一”一直是中国航天的座右铭。 发动机对于火箭的重要性怎么强调都不为过。 商业航天虽然强调效率和成本控制，但也必须遵循科学，遵循火箭发展的内在规律和底层逻辑。 前面提到，自主研发液体火箭已经成为中国商业航天界的共识。 第一件事情在 20 年前就做对了。
三是坚持“少而精”的发动机发展战略，20年来只开发了两个系列发动机。 前10年专注于梅林发动机，不断优化改进多款性能优越的真空和海平面发动机。 当前版本发动机的推力比第一版本提高了2.5倍！ 猛禽发动机也遵循同样的发展轨迹。 通过不断提高室压，推力从185吨增加到269吨，而发动机自重基本不变。 虽然这已经是顶级技术，但真正驱动的还是以结果为导向的底层业务逻辑。
第四，选择甲烷作为星舰动力系统的燃料，研制出世界上唯一的全流式分级燃烧火箭发动机“猛禽”。 这也是商业航天的底层逻辑决定的。 既然再利用是降低发射成本的最根本途径，那么选择最适合再利用的甲烷作为燃料是自然合理的。 此外，与煤油相比，甲烷还可以实现全流量分级燃烧，可以前所未有地挤压发动机的性能，这无疑非常符合商业逻辑。 沼气机的难度、风险和开发周期必须权衡。 从目前猛龙队的表现来看，这个决定基本上已经成功了。
您可能已经注意到，上述四项中有三项与发动机有关。 确实，在航天领域，动力永远是第一位的，所谓力大飞砖，力大奇迹等等，只要解决了动力问题，其他的问题，无论是各种配置还是火箭回收，将得到解决。 我将在下一节中详细阐述。
事实证明，绝大多数的选择都是正确的，到目前为止并没有走太多的弯路。 它是中国商业航天的典范和最佳参照系。
火箭发展的内在规律：动力第一、积累发展
我们取得今天的成就绝非偶然。 其成功的秘诀之一就是尊重客观规律，坚持向电力系统研发倾斜。
火箭作为高复杂性、高可靠性、高精度的系统集成产品，其研制过程是复杂的系统工程。 影响火箭研制周期的主要因素包括动力系统的研制、火箭的总装和测试以及配套基础设施的建设。 如果涉及新技术、新工艺，需要长期验证、反复优化。 这是火箭发展的基本规律。 火箭研制最困难的部分从来不是理论设计，而是工程实现。 因此，无论是什么类型的火箭，如果发动机是自主研发的话，周期都会很长，因为发动机通常是火箭研制周期的关键。
与固体发动机相比，液体火箭发动机的结构和技术更为复杂。 一款新型液体发动机从立项到投入使用，需要反复经历“设计-制造-总装-试车-设计优化-制造-总装-试车-设计优化……”的循环。生产和使用。 设计优化需要底层数据，这些数据只能通过地面测试车辆或飞行试验来获得，而设计优化的实现往往需要新工艺的配合，而新工艺的探索需要时间来验证。
在单台发动机的性能和稳定性得到充分验证后，火箭公司还需要通过分级动力系统试验，验证多台发动机之间的协调性和一致性，以及增压输送系统的合理性和可靠性。跑步。 由于火箭动力系统与结构等其他系统深度耦合、相互作用，因此动力系统验证后，需要通过各种测试来进一步验证动力系统与其他系统的兼容性，包括一系列接口管理、振动管理和受力分析等过程中，需要通过设计或工艺优化调整来不断调试火箭。 这也是一个比较漫长的过程，进一步拉长了火箭的研制周期。
从行业规则来看，液体火箭发动机从立项到发展成熟状态需要近10年的时间。 以梅林发动机为例，从开始研制到首次飞行验证（猎鹰1号）用了6年时间，从开始研制到成熟型号应用（猎鹰9号）用了10年时间。 梅林发动机从首次飞行验证后历时近10年时间迭代更新，才达到目前成熟稳定的状态。
以下是全球已发射入轨的商业火箭列表（按首飞时间排列，包括失败次数）。 可见，电力系统开发方法对开发周期有重大影响。 自主研发的液体发动机一般需要10年左右的时间才能成熟。
·猎鹰一号（）：煤油，自主研发发动机，研制周期6年左右（2002-2008）
·猎鹰9号（）：煤油，采用猎鹰1号发动机，研制周期约5年（2005年-2010年）
电子数（实验室）：煤油，自主研发发动机，研发周期7年左右（2012-2018）
·朱雀一号（蓝箭航天）：固体、外置发动机，开发周期约1年（2017-2018）
· 双曲线一号（星际荣耀）：实体，外置引擎，开发周期约2.5年（2017-2019）
· Ceres 1号（ Power）：固体，发动机部分外包，开发周期约2.5年（2018-2020）
·力建一号（中科航天）：固体、外置发动机，研制周期3年左右（2019-2022）
朱雀二号（蓝箭航天）：甲烷，自主研发发动机，研制周期约8年（2016-2023）
人族1号（太空）：甲烷，自主研发发动机，研发周期约8年（2015-2023）
·天龙二号（天兵科技）：煤油，发动机外采，研制周期2年左右（2021-2023）
· -Super Heavy（）：甲烷，自主研发发动机，研制周期约11年（2012-2023）
正是因为液体火箭发动机的研制周期长、投资巨大。 在对一型发动机进行长期反复优化和验证的基础上，不断探索发动机的性能，同时提高可靠性。 它已成为航天发动机的基本发展规律。
在率先实现火箭重复利用并展示发射成本大幅降低后，可回收火箭已成为商业火箭公司的最终目标。 国内领先的商业火箭企业也无一例外地选择了液体火箭的路线，但实现方式略有不同，比如固液并进，采用固液（银河动力、星际荣耀、中科航天），或者专注于液体发展稳步推进（蓝箭），或借力加速跨越发展（天兵科技）。 但归根结底，我们必须尊重液体火箭发展的内在规律。 关键还是火箭的核心支撑系统（动力系统）。 事实上，可重复使用的动力系统需要更多时间才能达到所需的成熟度和可靠性。 这也是梅林和猛禽发动机给我们带来的宝贵经验。
猛禽发动机点火测试
机遇与挑战
经过近十年的发展，中国商业航天产业正在逐步完善，但面临的挑战也巨大。 迄今为止，商业火箭尚未进入主流大中型商业卫星市场，也没有一家商业火箭公司实现盈利并真正开始商业运营，其市场份额可以忽略不计。 国内商业火箭企业仍处于发展初期。 整体商业航天市场及国内外环境仍存在较大不确定性，技术上存在巨大差距。
我们需要意识到这一差距，但也应该看到未来的巨大机遇。 从历史的角度来看，商业航天可能是21世纪最大的风口。 航天日益成为中美之间的博弈，我们在商业航天领域已经取得了第二名的成绩。 此外，中国经济长期依然乐观，商业航天市场正在形成，中国政府的产业政策（包括商业航天）具有连续性和长期执行能力，中国民营企业潜力巨大。 我们没有理由不乐观。
未来，中国领先的商业航天企业中必将出现这样的巨头。 谁将成为中国？ 这取决于企业领导人的远见、毅力和决心。 只要遵循火箭产品的底层逻辑和火箭发展的内在规律，并持之以恒，就一定会取得成功。
这个历史性的机遇不仅是留给企业家和企业的，也是留给资本和投资者的。 未来十年仍将是中国商业航天发展的黄金时期。 对于资本来说也是如此。 只要充分理解火箭发展的底层逻辑和内在规律，就能洞察企业的本质和真实能力，抓住机遇。 通过参考对商业航天公司进行估值也可能是明智之举。 中国商业航天的发展需要资本的支持，这是“后房地产时代”资本做的正确的事情。
人类在太空已经有半个多世纪了，但最好的时代才刚刚到来。 再过十年，我们今天盘点的中国商业火箭先驱们还能安全吗？ 历史的发展往往超出我们的想象。 也许，我们有机会见证奇迹的发生。
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