商業(yè)火箭頭部公司已然浮現(xiàn)，誰會成為中國的SpaceX？

今年是中國商業(yè)火箭取得突破性進展的一年。天兵科技天龍二號成為國內(nèi)民營液氧煤油入軌第一箭，藍箭航天朱雀二號成為世界上甲烷入軌第一箭，極大地提振了民營航天的信心。中國商業(yè)航天進入了以液體火箭為主角的下半場。另一方面，固體火箭的步伐也沒有停止。星際榮耀復飛成功，星河動力七戰(zhàn)七捷，中科宇航一箭26星，東方空間正在緊鑼密鼓地準備世界上最大固體火箭的軌道發(fā)射。這一盛況甚至讓僅有SpaceX一枝獨秀的美國商業(yè)航天也相形見絀。

然而，中國的商業(yè)航天仍然比較年輕。多年來，各種輕視、懷疑和爭議從來沒有中斷過，人們對商業(yè)航天的認知也常常存在混亂甚至沖突，至今仍有很多人不看好商業(yè)航天。商業(yè)航天是一個充滿理想主義和英雄主義的行業(yè)，是一個波瀾壯闊、坡長雪厚的行業(yè)，更是一個不經(jīng)深入必然霧里看花的行業(yè)。它不僅需要星辰大海的情懷，也需要腳踏實地的科學精神和商業(yè)價值判斷。

筆者從Space X成立不久就開始關(guān)注美國商業(yè)航天，也第一時間跟蹤國內(nèi)商業(yè)航天企業(yè)的發(fā)展，一直在嘗試從內(nèi)在規(guī)律和底層邏輯去認知商業(yè)航天（尤其是火箭）。這篇文章就是試圖深入商業(yè)火箭的研制規(guī)律和價值核心，來幫助我們審視這樣一個硬科技行業(yè)。

商業(yè)火箭的技術(shù)路線

火箭通常按照推進劑種類劃分為液體和固體兩類，其中液體燃料又包括甲烷、煤油、液氫和肼類推進劑等。液氫比沖值最高、無毒、無污染，是非常理想的航天燃料，但由于密度低且氫分子極易逃逸，液氫火箭的貯箱和增壓輸送裝置工藝復雜、體積龐大、造價昂貴，難以商用；肼類推進劑雖然狀態(tài)穩(wěn)定，但毒性很大，對商用并不友好。

因此，商業(yè)火箭可選的推進劑路線只剩下甲烷、煤油和固體燃料。我國航天產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷幾十年的發(fā)展，擺在中國商業(yè)火箭企業(yè)面前的現(xiàn)實情況是：

固體火箭：結(jié)構(gòu)簡單、門檻較低，既有航天體系已有成熟的技術(shù)積累和型號產(chǎn)品，如快舟、捷龍系列。由于固體火箭動力系統(tǒng)技術(shù)成熟，同時又不向民營開放，固體商業(yè)火箭公司必然會采用外采/外包模式。這個模式對團隊和資金的規(guī)模要求相對較低，更能加快研制步伐。在資源保障充分的情況下，商業(yè)火箭企業(yè)能在2年時間內(nèi)就研制出一款固體火箭。

煤油火箭：結(jié)構(gòu)復雜，門檻較高，既有航天體系已有成熟的技術(shù)積累和型號產(chǎn)品。長五、長六、長七、長八都是液氧煤油火箭。如果基于自研發(fā)動機研制一款新型煤油火箭，那么對團隊和資金的規(guī)模都很大，研制周期會很長，所需要的資源要遠高于固體火箭。由于中國煤油火箭的積累較多，如果團隊經(jīng)驗比較豐富，能一定程度上減少技術(shù)摸索的時間。

甲烷火箭：代表了行業(yè)發(fā)展趨勢，不僅燃料價格最低，而且不存在發(fā)動機積碳問題，使得它天然適合復用，還能實現(xiàn)煤油難以企及的全流量分級燃燒循環(huán)，應(yīng)該說對商用最理想。但它結(jié)構(gòu)復雜，門檻最高，既有航天體系在甲烷火箭方面的積累很少。如果商業(yè)火箭公司選擇甲烷火箭，必須獨立自主研制發(fā)動機，會涉及較多新技術(shù)、新工藝的摸索問題。甲烷火箭研制周期很長，對團隊和資源保障要求較高。

順便說，一般人們都認為固體火箭的研制周期要比液體火箭短。事實上這種說法并不完全準確。決定火箭研制周期的主要因素并非火箭類型，而是核心系統(tǒng)（主要是動力系統(tǒng)）的研制方式：自研或外采/外包。全部自研的火箭周期必然會更長。而我國的國情決定了固體火箭的主要工作（尤其是風險最大的裝藥）只能由特定資質(zhì)企業(yè)從事。商業(yè)火箭公司必然采用外采/外包方式，至少是部分外包，所以能縮短研制周期，但另一方面也增加了制約因素。

目前的行業(yè)共識是：固體代表當下（容易實現(xiàn)），液體才是未來，單靠固體型號難以去支撐一家火箭公司的業(yè)務(wù)和估值。所以，不管實際研制進度如何，中國所有的商業(yè)火箭公司都有明確的液體火箭型號計劃。

對于商業(yè)火箭企業(yè)來說，先固后液無疑是資源約束下的現(xiàn)實選擇，可以幫助企業(yè)前期走的更穩(wěn)，但后續(xù)向液體型號轉(zhuǎn)型時，必然會面臨固液型號共存的資源消耗問題，或者由固向液轉(zhuǎn)型的自我革命問題。而對于選擇直接攻堅液體火箭的企業(yè)，則會在長期的研制過程中面臨持續(xù)的資源保障壓力。當然，這條路一旦堅持下來并跑通，也將構(gòu)建起來足夠高的競爭壁壘。

商業(yè)火箭頭部公司已然浮現(xiàn)

如果從2014年翎客航天成立算起，中國民營商業(yè)火箭公司已經(jīng)走過了九個年頭。到目前為止，已經(jīng)有五家企業(yè)實現(xiàn)了入軌發(fā)射，還有一家（東方空間）將在年內(nèi)首飛。這幾家公司大概率將成為中國民營商業(yè)火箭的頭部公司。有意思的是，他們似乎都有意無意地采取了“差異化競爭”的策略，做出了不盡相同的技術(shù)路線選擇（以下按成立時間排序）：

圖自新財富雜志

藍箭航天（技術(shù)路線：甲烷）

2015年6月成立，中國最早成立的民營運載火箭企業(yè)之一。藍箭堅持自研發(fā)動機，2016年全面啟動液氧甲烷發(fā)動機的研制，已建成湖州發(fā)動機生產(chǎn)制造基地、嘉興全箭總裝基地以及酒泉液氧甲烷專屬發(fā)射基地。2023年7月，基于藍箭航天自研發(fā)動機系統(tǒng)構(gòu)建的朱雀二號遙二火箭成功發(fā)射，成為全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭，也是首枚民企自研動力系統(tǒng)中型液體火箭，一舉奠定了藍箭航天的行業(yè)地位。

朱雀二號的SSO運力1.5噸（后續(xù)改進型號提升至4噸），是目前已入軌的運載能力最大的民商火箭。藍箭已經(jīng)完成了發(fā)動機、總裝基地以及發(fā)射場的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，有著明確的商業(yè)運營計劃，預(yù)計朱雀二號將是藍箭航天未來幾年的主力型號產(chǎn)品。

朱雀二號飛行成功后，藍箭航天公開提到了后續(xù)的“可回收型號”，但未公布具體信息?？紤]到朱雀二號的一級箭體直徑和發(fā)動機布局，很難直接優(yōu)化出一款可回收型號。后續(xù)可回收型號估計是一型大型運載火箭并大概率會沿用朱雀二號的80噸發(fā)動機，有較好的技術(shù)繼承性和可靠性積累，有利于縮短復用型號的研制周期。

星際榮耀（技術(shù)路線：小固體+甲烷）

2016年成立。2019年7月雙曲線一號遙一成功發(fā)射，成為中國民營航天首枚成功入軌的火箭，使星際榮耀一度成為社會關(guān)注度和資本認可度最高的商業(yè)火箭企業(yè)，所提出的“由固到液、由小到大、固液并舉、小步快跑、快速迭代、持續(xù)進化”的經(jīng)營理念具有廣泛的傳播度。但2021年2月后，雙曲線一號連續(xù)三次發(fā)射失利，使星際榮耀的發(fā)展節(jié)奏受到了很大影響。

2023年4月，雙曲線一號遙六成功發(fā)射。2023年7月，星際榮耀公布了后續(xù)型號圖譜，其中液體火箭的主力型號為雙曲線三號液氧甲烷火箭，直徑4.2米，全箭69米，一級并聯(lián)9臺“焦點二號”百噸級液氧甲烷發(fā)動機，500公里SSO運力為10.4噸（不回收）/6.2噸（復用）。2021年6月，雙曲線三號通過了方案論證轉(zhuǎn)段評審。最新的相關(guān)進展是2022年9月，焦點二號完成了火炬式點火器+針栓噴注器燃氣發(fā)生器聯(lián)合點火試驗。

按照公司規(guī)劃，固體的雙曲線一號預(yù)計到2025年實現(xiàn)10發(fā)/年的發(fā)射能力，意味著星際榮耀將堅持固液并舉的路線。公司還有雙曲線二號的飛行驗證規(guī)劃。作為一款自研動力系統(tǒng)、需要投入較多資源的大型液體火箭，雙曲線三號的首飛還有待時日。

星河動力（技術(shù)路線：小固體+煤油）

2018年成立，團隊風格低調(diào)務(wù)實，固液并舉的發(fā)展路線。2020年11月至2023年8月，星河動力的谷神星一號固體火箭連續(xù)七次成功入軌，在小固體火箭領(lǐng)域建立了可靠的品牌形象。由于小固體火箭的盈利和發(fā)展空間都相對有限，星河動力也一直尋求在液體型號上的突破。

2018年12月份，星河動力就啟動可復用液氧煤油火箭智神星一號的立項工作。智神星一號為兩級液氧煤油運載火箭，直徑3.35米，一級并聯(lián)7臺50噸級自研蒼穹煤油發(fā)動機，LEO運力5噸。由于星河動力固液并舉的路徑選擇，液體型號的優(yōu)先級較低，智神星一號的研制最近才開始提速。

2022年3月蒼穹發(fā)動機首次全系統(tǒng)試車成功。2023年5月，首枚智神星一號火箭在安徽池州工廠總裝下線，同時發(fā)動機試車基地建成。預(yù)計該基地將承擔動力系統(tǒng)一系列試車，逐步確定發(fā)動機狀態(tài)。預(yù)計非回收型智神星一號在2025年前具備飛行驗證條件。

中科宇航（技術(shù)路線：大固體+煤油）

2018年底成立，依托中國科學院力學研究所和空天飛行科技中心而設(shè)立的混合所有制商業(yè)航天企業(yè)，有著獨特的資源和體制優(yōu)勢。中科宇航選擇了大固體+液體的技術(shù)路線，2022年7月，力箭一號遙一火箭飛行驗證成功，成為中國最大固體火箭。2023年6月，力箭一號遙二火箭成功完成了一箭26星的飛行任務(wù)，在固體火箭領(lǐng)域建立了差異化的競爭優(yōu)勢。

中科宇航也有明確的液體型號規(guī)劃，在2019年即開始了液體發(fā)動機的研制，但和星河動力類似，中科宇航目前發(fā)展重心也在固體火箭型號上，因此液體型號的研制進度相對緩慢，公司所披露的進展信息也比較少。

2022年11月中科宇航曾公布了力箭二號的相關(guān)信息（小型液體火箭，動力系統(tǒng)采用80噸玄鳶二號+15噸玄鳶一號），但2023年6月份在巴黎航展上透露目前正全力研制液氧煤油火箭力箭三號，并未提及力箭二號的信息。力箭三號的研制進度和首飛時間也并不清晰。

天兵科技（技術(shù)路線：煤油）

2019年成立。天兵科技剛成立時以小眾推進劑HCP火箭起步，期間業(yè)內(nèi)還傳出要和九州云箭合作研制液氧甲烷火箭。2021技術(shù)路線切換至煤油火箭后，極速開發(fā)出液氧煤油火箭天龍二號并取得首飛成功，引起行業(yè)震動。天龍二號的研制周期約2年時間，比其他商業(yè)火箭公司固體火箭的研制周期還要短。

天龍二號并無后續(xù)飛行計劃。目前天兵科技的研制工作主要都轉(zhuǎn)向了“天龍三號”，天龍三號是目前中國商業(yè)火箭領(lǐng)域已發(fā)布的最強火箭，對標SpaceX的獵鷹九火箭，SSO運力達14噸，與長征五號的SSO運力（15噸）相近。天龍三號箭體直徑從天龍二號的3.35米增加到3.8米，自研的110噸天火12煤油發(fā)動機取代了天龍二號外購的YF-102發(fā)動機，飛行過的二級發(fā)動機也宣告退役。這意味著天龍三號研制幾乎需要從零開始。如果按公司計劃2024年5月首飛，意味著長五級別的液體火箭研制周期從10年縮短至3年，挑戰(zhàn)巨大！

有利的是，天兵通過天龍二號的成功積累了一定的液體型號研制經(jīng)驗，獲取了階段性所需的資金支持。天火12發(fā)動機可能深度借鑒了YF-102發(fā)動機，對于天龍三號的研制提供了一定基礎(chǔ)。但作為一款采用新發(fā)動機、新動力布局、新箭體結(jié)構(gòu)、需新建發(fā)射工位的大型火箭，如果能如期首飛，那必定可載入航天史并讓獵鷹九號相形見絀。讓我們拭目以待！

東方空間（技術(shù)路線：捆綁固體+煤油）

2020年成立。可能是出于行業(yè)卡位和差異化競爭的考慮，東方空間以捆綁型超大固體火箭“引力一號”作為切入點。引力一號的SSO運力高達4.2噸，接近現(xiàn)役運力最強固體火箭歐空局織女星C的兩倍，研制成功后將成為世界上起飛量級最大、運力最強的固體運載火箭。無論是從產(chǎn)品構(gòu)型上還是市場定位上，引力一號都是一款極具話題性的產(chǎn)品。

東方空間同樣公布了后續(xù)液體火箭的型號規(guī)劃，但目前公司發(fā)展重心仍在引力一號的研制上，液體火箭的研制仍處于早期階段。引力一號計劃于2023年底首飛。

下圖是中國主要商業(yè)火箭公司近年的進展：

參照系：SpaceX

SpaceX對中國商業(yè)火箭企業(yè)的影響是非常深遠的。回顧SpaceX的發(fā)展歷程（下表），對評估中國商業(yè)火箭未來發(fā)展依然有著重要的參考價值。

SpaceX二十年來的成功經(jīng)驗有很多。但筆者認為最重要的可能是以下幾條：

首先，SpaceX很早就將火箭復用作為發(fā)展方向，因為這是降低發(fā)射成本、航天大規(guī)模應(yīng)用的唯一途徑。這一點幾乎是所有商業(yè)火箭公司的共識和共同目標，這里就不展開了。

第二，SpaceX從一開始就確定了液體火箭的技術(shù)路線，同時選擇了自研發(fā)動機的研制方式。這是當時初創(chuàng)航天公司中是不多見的?！皠恿ο刃小币恢笔侵袊教斓淖毅?。發(fā)動機對火箭的重要性怎么強調(diào)都不過分。商業(yè)航天雖然強調(diào)效率和成本控制，但也必須遵循科學，遵循火箭研制的內(nèi)在規(guī)律和底層邏輯。前面已經(jīng)說過，自研液體火箭已經(jīng)成為中國商業(yè)航天的共識。而SpaceX在20年前就做對了這第一件事。

第三，SpaceX堅持“少而精”的發(fā)動機發(fā)展策略，20年只研制了兩大系列發(fā)動機。它的前10年專注于梅林這一款發(fā)動機，不斷優(yōu)化改進衍生出多款性能優(yōu)越的真空和海平面發(fā)動機，現(xiàn)有版本發(fā)動機推力比初版提升2.5倍！猛禽發(fā)動機也遵循了相同的發(fā)展軌跡，通過不斷提高室壓，在發(fā)動機自重基本不變的情況下，推力從185噸提升到了269噸。雖然這已屬頂級技術(shù)，但真正在驅(qū)動的是結(jié)果導向的底層商業(yè)邏輯。

第四，它選擇了甲烷作為星艦動力系統(tǒng)的燃料，研制了猛禽這款世界唯一的全流量分級燃燒火箭發(fā)動機。這也是商業(yè)航天的底層邏輯所決定的。既然復用是降低發(fā)射成本最根本的方式，那么選擇最適合復用的甲烷做燃料便天然合理。此外，相比煤油，甲烷還可以實現(xiàn)全流量分級燃燒，可以前所未有地壓榨發(fā)動機的性能，無疑也非常符合商業(yè)邏輯。SpaceX肯定權(quán)衡過甲烷機的難度、風險和開發(fā)周期。從猛禽目前的表現(xiàn)看，這個決策基本上已獲成功。

你可能已經(jīng)注意到，上述四條中三條都和發(fā)動機相關(guān)。的確，在航空航天領(lǐng)域，動力永遠是第一位的。所謂力大飛磚、大力出奇跡等。只要動力問題解決，其他問題，無論是各種構(gòu)型，還是火箭回收，都會迎刃而解。我下節(jié)還會詳述。

事實證明，SpaceX的絕大多數(shù)選擇都是正確的，迄今為止它沒有走過太多彎路。它是中國商業(yè)航天的榜樣，也是最好的參照系。

火箭研制的內(nèi)在規(guī)律：動力先行、厚積薄發(fā)

SpaceX取得現(xiàn)在的成就不是偶然的。尊重客觀規(guī)律、持之以恒地向動力系統(tǒng)研發(fā)傾斜是它的成功秘訣之一。

火箭作為一種高復雜性、高可靠性、高精密性的系統(tǒng)集成產(chǎn)品，其研制過程是復雜的系統(tǒng)工程。影響火箭研制周期的主要因素包括動力系統(tǒng)的研制、全箭的總裝和測試，以及配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等。如果涉及新技術(shù)和新工藝，則更需要長時間的驗證和反復優(yōu)化。這是火箭研制的基本規(guī)律?；鸺兄谱罾щy的部分從來都不是理論設(shè)計，而是工程實現(xiàn)。所以，不管是什么類型的火箭，如果從發(fā)動機開始自主研制的話，周期都是很長的，因為發(fā)動機通常就是影響火箭研制周期的關(guān)鍵。

相比固體發(fā)動機，液體火箭發(fā)動機無論是結(jié)構(gòu)還是工藝更為復雜。一款新型的液體發(fā)動機從開始立項到投產(chǎn)使用，期間需要反復經(jīng)歷“設(shè)計-制造-總裝-試車-設(shè)計優(yōu)化-制造-總裝-試車-設(shè)計優(yōu)化...”的循環(huán)。設(shè)計的優(yōu)化需要底層數(shù)據(jù)，底層數(shù)據(jù)只能通過地面試車或者飛行試驗來獲取，而設(shè)計優(yōu)化的實現(xiàn)往往又需要新工藝的配合，新工藝的摸索又需要時間來驗證。在單臺發(fā)動機的性能和穩(wěn)定性通過充分驗證后，火箭企業(yè)還需要通過子級動力系統(tǒng)試車來驗證多臺發(fā)動機之間的協(xié)調(diào)性和一致性，以及增壓輸送系統(tǒng)的合理性和可靠性。由于火箭動力系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)等其他系統(tǒng)是深度耦合、相互影響的關(guān)系，在動力系統(tǒng)得到驗證后，還需要通過多種測試，進一步驗證動力系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間的匹配性，包括一系列的接口管理、震動管理和受力分析等，過程中則需要通過設(shè)計或工藝上的優(yōu)化和調(diào)整，不斷對火箭進行調(diào)試，這也是一個相對漫長的過程，進一步拉長了火箭的研制周期。從行業(yè)規(guī)律來看，一款液體火箭發(fā)動機從立項研制到達到成熟狀態(tài)，需要近10年的時間。以SpaceX的梅林發(fā)動機為例，發(fā)動機從開始研制到首次飛行驗證（用于獵鷹一）耗時6年，從開始研制到應(yīng)用于成熟型號（獵鷹九）耗時10年。梅林發(fā)動機在首飛驗證后又用了近10年時間反復迭代更新，才達到目前的成熟穩(wěn)定狀態(tài)。下面是全球范圍內(nèi)已進行過軌道發(fā)射（按首飛時間排列，含失?。┑纳虡I(yè)火箭。可見動力系統(tǒng)研制方式對研制周期的重大影響。自研液體發(fā)動機到成熟普遍需要10年左右的時間。

· 獵鷹一號（SpaceX）：煤油，發(fā)動機自研，研制周期約6年（2002-2008）

· 獵鷹九號（SpaceX）：煤油，沿用獵鷹一號發(fā)動機，研制周期約5年（2005-2010）

· 電子號（Rocket Lab）：煤油，發(fā)動機自研，研制周期約7年（2012-2018）

· 朱雀一號（藍箭航天）：固體，發(fā)動機外采，研制周期約1年（2017-2018）

· 雙曲線一號（星際榮耀）：固體，發(fā)動機外采，研制周期約2.5年（2017-2019）

· 谷神星一號（星河動力）：固體，發(fā)動機部分外包，研制周期約2.5年（2018-2020）

· 力箭一號（中科宇航）：固體，發(fā)動機外采，研制周期約3年（2019-2022）

· 朱雀二號（藍箭航天）：甲烷，發(fā)動機自研，研制周期約8年（2016-2023）

· 人族一號（Relativity Space）：甲烷，發(fā)動機自研，研制周期約8年（2015-2023）

· 天龍二號（天兵科技）：煤油，發(fā)動機外采，研制周期約2年（2021-2023）

· 星艦-超重（SpaceX）：甲烷，發(fā)動機自研，研制周期約11年（2012-2023）