深藍航太試爆中國有望實現不同於SpaceX的火箭回收技術嗎?
2024年9月22日,我國民營航太企業深藍航太在內蒙古額濟納旗試驗場,實施了星雲一號火箭一子級高空回收飛行試驗。火箭整體飛行正常,但遺憾在最後階段故障,未能完成全部試驗流程。
深藍航天表示,試驗全過程都在預先管控區域和安全預案內進行,未造成人員傷亡以及無關財產損失。公司已經進行調查工作,將盡快恢復後續試驗。
根據先前計劃,深藍航太打算在未來數月使用同一箭體,實施難度更高的百公里級試驗,完整驗證火箭一子級在執行入軌發射任務中回收的可行性。在此基礎上,公司期望明年使用兩個子級齊備的星雲一號“完全體”,完成我國首次在入軌發射中回收箭體的壯舉。
深藍航太以及這次試驗有什麼特別之處?失利會不會影響我國可回收火箭發展?產業以及社會各界,需要關注哪些議題?以下將簡要探討。
星雲一號「完全體」由2級構成,箭體直徑3.35米,整流罩直徑4.2米,入軌最大運力約2噸。火箭一子級可重複使用,配備9台雷霆-R1引擎;二子配備1台雷霆-RV引擎。火箭包括發動機在內的核心設備,都由深藍航太自行研發。
深藍航天,火箭回收賽道獨特的實力選手
火箭回收復用是全球航太界公認的發展方向,但在具體策略上,深藍航太選擇了有別於國內外企業「先入軌後回收」的「入軌即回收」。
2022年5月,深藍航太使用星雲-M驗證火箭,在國內率先完成了公里級垂直回收試驗。這枚火箭的動力等系統與入軌火箭差異,試驗難度也低於今天。
深藍航太成立於2016年,是我國民營商業航太企業中實力較強的選手,其「入軌即回收」的策略可以簡要表述為企業從誕生起即專注攻關回收技術,並在試驗迭代回收技術的過程中,逐漸累積入軌能力(兩者並不矛盾),以期最終同步完成火箭入軌和回收兩項工作。與深藍航太不同的是,包括SpaceX在內的國內外其它企業,選擇先研發出具備入軌能力的火箭,再開發回收技術。
對於這種區別,深藍航天常務副總裁趙亞介紹道:“SpaceX選擇’先入軌再回收’,是因為十多年前全球航天界尚不認為火箭回收復用可行,SpaceX自己也沒有十足把握。為了讓公司起碼能生存下去,SpaceX選擇了先實現入軌、透過發射衛星累積資金、再攻關回收技術的路徑。
「但現今,在馬斯克已經證明回收技術可行的情況下,沒必要再浪費時間和精力去開發不可回收火箭。『一步到位』是完全可能的。」趙亞強調。
美國SpaceX成立於2002年,於2015年首次成功回收入軌火箭一子級,耗時13年。深藍航太成立於2016年,如果按計畫於2025年達成目標,則僅耗時9年,不僅大幅少於SpaceX,也很有可能領先國內其它企業。
今天的試驗,可能會帶來變數。
試爆不是災難,中國可回收火箭發展仍需內外兼修
深藍航太並非國內近期唯一進行火箭回收試驗的企業。
去年12月至今年1月,星際榮耀、藍箭航太兩家民營企業先後完成了百米級飛行試驗,而後者在剛剛過去的9月11日還成功進行了10公里級測試,並在國內首次驗證引擎空中二次啟動技術。今年6月,「國家隊」航太科技集團八院成功進行了國內首次10公里級飛行試驗。
2024年9月11日,藍箭航太朱雀三號VTVL-1試驗箭進行10公里級飛行測試。
2024年6月23日,中國航太科技集團八院實施我國首次10公里級火箭垂直起降試驗。
但是,以上試驗並非一帆風順,期間曾遇到多次延後、甚至臨射時緊急排故的情況。放眼國外,全球可回收火箭「一哥」SpaceX也發生過試驗中全箭損毀的失利。可見,火箭回收試驗絕非易事。
2014年8月,SpaceX使用獵鷹9號火箭一子級改造的F9R Dev1垂直起降驗證箭因飛行異常在空中被引爆自毀,以免危及地面人員和設施。
深藍航太這次失利,跟馬斯克「炸火箭」類似,都是技術攻關路上的積累,即使遇到挫折,也依舊值得鼓勵與肯定。我國各家企業的努力,無論成敗、無論快慢,都是為了國家早日掌握火箭回收復用技術,而從試驗到實用的道路上,未來還將面臨更艱鉅挑戰,例如以下幾個方面:
一,技術難度激增。非入軌的回收試驗,火箭一子級只需點燃1-3台發動機;而入軌發射,火箭須點燃一子級全部9台或7台發動機。同一箭體內多台引擎並聯工作會帶來極為複雜的熱力環境,嚴重影響引擎工作狀態,而我國目前尚未完整進行過多機並聯的技術驗證。
此外,火箭也面臨增大尺寸的要求。可回收火箭需要保留一定燃料用於降落減速,因此回收操作會削弱運力。據測算,低軌運力在10噸以上的火箭,其回收復用的價值才能充分顯現,否則運力損失太大,往往得不償失。以深藍航太為例,還需儘早投產運力遠大於現有星雲一號的星雲二號火箭(低軌運力20噸),方能實現火箭回收的商業閉環。
二,監理體系需進一步完善。基於包括SpaceX在內的先前經驗,多次試驗、快速迭代、必要時「以飛代試」是開發航太產品的高效途徑。目前,深藍航太在內蒙古額濟納旗等地自建測試場地,已初步理順高頻次開展亞軌道(不入軌)飛行試驗的實施與監管方法,但場地目前尚不具備入軌發射資格,後者仍僅限於國家發射場進行。在國家發射場進行入軌發射和相關回收試驗,流程仍相對繁瑣。如何兼顧安全與效率,仍需各方探索。
三,優化資本與企業關係。目前,我國民營航太企業基本上都選擇了社會化和商業化融資的創業路線,融資條款也與互聯網等既有行業類似,以短週期、高回報為目標。整體上,這種「壓力創造動力」的商業模式促成了我國新興航太企業的快速發展,值得肯定。但過去幾年的實踐也表明,航太技術不同於互聯網等既往創投風口,需要進行原創性開發驗證的技術較多,離不開時間與資源的積累,而非短平快突破,或許更適合“耐心資本」。
此外,中國民營航太企業與SpaceX的一大區別是,我們沒有馬斯克那樣在資金和技術上都佔據絕對主導地位的企業家。我國的航太創業家除了要解決技術難題,很大程度上也要顧及資方感受,但又比較缺乏深入了解產業的資方,因此企業在經營上也會出現一些「無意義」「不科學」的操作,影響了發展效率。
新舊關係如何平穩轉換與過渡?國內外都沒有先例,還需我國從業人員自行尋找答案。
中國企業在技術基礎、資金累積、治理力量上都無法比肩馬斯克,卻擔負起追趕馬斯克、攀登世界高峰的重任。單憑這一點,我們都應該給勇敢者一個大大的擁抱。
功不唐捐,未來總是光明的。隨著我國星網、千帆等規模過萬的衛星星座建設拉開序幕,以及交通、物聯網、地理資訊、通訊等產業對衛星服務的巨大需求逐漸明朗,未來2-3年能夠實現中大型可回收火箭常態化營運的企業,都將獲得豐厚的收入保障以及充滿想像力的發展空間。這是困難但正確的事業。
天空廣闊無垠,終將英雄輩出。
文/觀察者網專欄作者高天偉
來源:觀察者網