地球知识局 2小时前
这次坠毁,为什么如此重要?
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本文来自微信公众号:地球知识局,作者:绯红之猪,编辑:e,题图来自:视觉中国

12 月 3 日,蓝箭航天的朱雀三号运载火箭在酒泉卫星发射中心升空。朱雀三号实现了首飞入轨,但比较遗憾的是一级火箭未能成功回收。

据报道,朱雀三号的一级火箭着陆前发动机点火出现异常,导致失控坠毁于回收场坪附近。尽管如此,也已经算是取得了不小的成功。

早在今年 10 月 24 日,马斯克就在社交媒体发文,称中国的朱雀三号有望超过自家猎鹰 9 号。当然,马老板也不忘找补一下,表示自己正在搞的 " 星舰 " 属于另一个级别。

要知道,能被马老板夸,尤其是能跟 SpaceX 的当家花旦猎鹰 9 号火箭相提并论,说明朱雀三号是很有点东西的。和 SpaceX 相似,其背后的蓝箭航天,是一家中国的民营航天企业。

去年 9 月,朱雀三号完成了十公里级垂直起降飞行任务(俗称 " 蚱蜢跳 ")。一枚试验箭经历了空中发动机停车——二次点火过程,稳定落在距离发射工位 3.2 公里外的着陆场坪。

这几年,我国的商业航天还真是一幅勃勃生机、万物竞发的场面。既然已经有了 " 国家队 ",我国为啥还要大力搞商业航天呢?

跑马圈地得抓紧

一个最根本的原因是,单靠 " 国家队 " 的发射速度与成本,远远无法满足现阶段我国在卫星发射领域的海量需求。

这里简要介绍两个商业航空领域的热门概念:" 近地轨道空间 "、" 低轨卫星星座 "。

近地轨道空间,指的是距地面 200~2000 公里的轨道,距离地球比较近,所以发射条件比较轻松、成本比较低。同时,近地轨道卫星还具备轨道速度快、周期短等特性。

简单说,就是卫星离地球更近、看得更清楚、通信速度更快。如此优质的空间资源,各国自然纷纷下场猛抢,尤其是美国。

而低轨卫星星座,就是发射一大系列小卫星,组成卫星群,覆盖地球表面足够广大的区域,实现彼此间通信互联。马斯克的 " 星链 " 就是目前进度最快的低轨卫星星座,累计已发射超 1 万颗卫星。

" 星链 " 可以在没有通信基站的地方提供互联网接入服务,比如美国有些地广人稀的 " 大农村 ",至今都还没 " 村通网 ",当地居民就可以交钱装个终端设备,解决最基本的上网需求。

俄乌战场上,乌克兰正是凭借 " 星链 ",在基础通信设施被摧毁的情况下,保持战场通讯,没变成为 " 瞎子 ",甚至还靠着 " 星链 " 实现类似于 " 滴滴打人 " 的业务。

问题在于,近地轨道空间能够容纳的卫星数量是有限的。有观点认为,只能容纳 6~8 万颗左右。而美国 SpaceX 一家提出的计划就有 4.2 万颗,亚马逊的 " 柯伊伯计划 " 也有 3200 颗。

国际上对近地轨道空间的使用权,采用的是 " 先登先占 " 的规则。也就是说,如果我们不快点 " 跑马圈地 ",就会被美欧等先发国家吃干抹净。

除了近地轨道空间有限,得抓紧送卫星上天,卫星的无线通信频段也得抢。" 星链 " 凭借先发优势,已经占了 Ku、Ka、E 在内的无线电黄金频段。之所以叫 " 黄金频段 ",是因为这几个频率传输速率高、抗干扰能力强。

全球主管频段这一块的,是国际电信联盟(ITU)。ITU 规定,卫星通信系统运营商需申报要用的频段,而且不是光申报就完事了,还有一柄叫做 " 七年有效期 " 的利剑悬在运营商头上。

简单说,就是为了避免 " 占着那啥不那啥 " 的情况,ITU 规定运营商必须在 2 年内部署 10%、5 年内 50%、7 年内完成 100% 卫星发射,否则就会在删减后者申报的频段。

可以说,我国对低轨卫星星座的迫切需求,让民营航天这个硬科技领域成为新的风口。卫星互联网也被我国纳入到 " 新基建 " 的范畴,近年来不断发布相关政策推进。

然而,还有一座大山横亘在民营航天面前,那就是巨大的发射成本。

大卫与歌利亚之战

当前,我国已有好几个低轨卫星星座正在搞,进度比较快的是千帆、GW(国网)和鸿鹄三号这三家。

问题是,千帆预计 2030 年之前要发射 1.5 万颗卫星,但目前只发射了 648 颗,距离进度落后相当多,必须要尽快提升发射速度。

另外两家也是面临同样的问题,GW 星座预计发射 1.3 万颗,鸿鹄三号是 1 万颗。目前不能说是一点进度没有,那也是相当落后,未来几年得快马加鞭了。

简单算下,千帆星座的 1.5 万颗卫星按 "1 箭 18 星 " 的发射效率,要在 2030 年之前完成,拢共得发射 834 次。问题是,我国 2024 年全年发射次数是 68 次,光靠 " 国家队 " 显然是不够的。

我国低轨卫星星座发展速度上不去,另一个重要原因就是发射成本太高了。有一种说法,国内卫星发射的费用是 15 万元 / 公斤,一颗卫星要是 500 公斤的话,单次发射费用就得 7500 万元,没准比卫星本身的制造成本还高。

而朱雀三号由于可回收,能把发射成本打下来,目标是降到每公斤 2 万元,低于猎鹰 9 号的 3 千美元 / 公斤。

面对这种发射量特别大的低轨卫星星座,就必须极致降成本,否则全面商业化运营就会面临巨大压力。SpaceX 之所以能成功,一个重要原因就是把发射价格降到了前所未有的程度。

用《硅谷钢铁侠》一书的比喻方式来说,过去人们造火箭,造出来的跟法拉利那么好,但到地方了就把法拉利给扔了;实际上,一辆本田雅阁就能完成类似的任务,要是下一次出门还开这辆车,成本就能大大降低。

《硅谷钢铁侠》中,就记载了一些用价格低廉的民用零部件,代替昂贵的航天级别零部件,达成同样效果却大大降低成本的故事。

SpaceX 的另一个特点就是自制率非常高,自己就完成了 80~90% 的制造工作,包括火箭、发动机、电子设备和其他零部件。

这似乎有点违背 " 哈耶克的大手 ",在大家潜意识里,都觉得外包是降本增效的重要手段。再说很多中小企业一个小零件做几十年,自己要从零开始,不见得有人家做得那么好。

然而,SpaceX 的工程师们却发现了其中的 " 华点 ":外包企业肯定是要挣钱的,就必须向对方支付额外的利润,压价太狠也会把对方吓跑;还有就是在自制的过程中,工程师能发现设备可精简的地方,能降低火箭整体的重量与制造成本。

自制率高还有一个好处,就是不用担心被供应商因各种原因 " 鸽了 ",无法按时交货,发射节奏还是牢牢掌握在自己手里好。

2024 年,SpaceX 总共发射了 138 次,其中 134 次是猎鹰 9 号和重型猎鹰。北京时间 11 月 1 日,一发 " 自用 29 手的 " 猎鹰 9 号把 28 颗卫星送上了天,卫星入轨总数累计已超过 1 万颗。

23 年全年,SpaceX 发射质量合计 1195 吨,全球占比高达 80%。如果 " 星舰 " 也搞定了,投入到商业运营,SpaceX 这个数据将会变得非常恐怖。

马斯克的 SpaceX 起跑就早、还特别能跑。而中国商业发射这一块,落后 SpaceX 还相当多,属于时间紧、任务重。

SpaceX 目前正在搞的 " 星舰 ",是人类有史以来最强大的火箭运载系统。

" 星舰 " 的第一级火箭,就配备了多达 33 台 " 猛禽 " 发动机,单发推力高达 230 吨。而第二级采用可回收设计,拥有 3 台真空版 " 猛禽 " 与 3 台海平面版 " 猛禽 " 发动机。最恐怖的还是其运载能力,即完全回收条件下能装 100~150 吨。

目前," 星舰 " 造价将近 1 亿美元,规划未来发射成本将会降到千万美元级别。这么算的话,就是约 200 美元 / 公斤。要是能成的话,SpaceX 的优势之大,堪比赛车比赛中的套圈。

尽管差距很大,但我们也没必要被吓住。遥想 1997 年美国 F-22 首飞,一年后我国歼 -10 才刚刚上天,那个差距更恐怖。而现在,我国六代机满天飞,美国的 F-47 不还在 PPT 上吗?

商业航天,下一个风口

也许中国的商业航天,会走上我国的新能源汽车产业曾经的路子:国家大力推动、政策扶植给行业创造风口,短时间内很多新势力冒头,经过行业 " 大逃杀 ",孕育出一批中流砥柱。

这几年,国内民营航天企业也出现过比较抽象的事情,不乏 PPT 画大饼、静态试验把山给炸了的 …… 但这也是从混乱无序、野蛮生长到行业健康快速成长的一个过程。

诚如 SpaceX,也是经过了 " 三步走 " 才发展至今的:早年的 " 猎鹰 1 号 ",在炸了 3 次火箭、公司差点破产才成功的。之后 " 猎鹰 9 号 " 和 " 重型猎鹰 " 步入正轨、成为赚钱的 " 金鸡母 ",从而让公司得以继续研发更大更强的 " 星舰 "。

尚处草创阶段的中国民营航天,尽管要面对 SpaceX 这样的庞然大物,但同样可以 " 摸石头过河 "。开头提到的 " 朱雀三号 ",就采用了与星舰类似的不锈钢可回收箭体、液氧甲烷燃料。

" 国家队 + 企业队 " 的发展模式,其实很适合在航天这一块大展身手。

" 国家队 " 搞更重要的项目,如空间站、登月、火星探测等等。而 " 企业队 " 则可以做类似 " 星链 " 这样的项目,既给国家队减轻了发射压力,低轨卫星星座项目也能靠企业队提速降本,属于双赢。

其实航天也是一条复杂的产业链,绝不是几发火箭、几颗卫星就完事了的。火箭上天背后,有新型材料研究、卫星设计制造、火箭发射等诸多重要节点。

国家为啥大力推动民营航天,其实就是想让更多的人才、资本、技术推动产业链发展,走科技创新这一块。

参考资料:

1、《近地轨道空间是个 " 大宝藏 "?这些太空资源要知道》

2、《近地轨道空间资源为何如此宝贵》

3、《我国为何要大力发展商业航天?先来看 SpaceX 的一组数据》

4、《美国若关闭 " 星链 ",对乌军影响有多大?》

5、《朱雀三号可复用火箭十公里级垂直起降飞行试验任务圆满成功!》

6、《朱雀三号完成静态点火测试 进入首飞关键准备阶段》

7、《科技行业 2025 年展望:卫星部署爆发在即,商业航天迎来黄金时代》

8、《25 天 9 次发射!中国商业航天冲刺 " 中国版星链 "》

9、《万颗低轨 " 千帆 " 将组 "G60 星链 " 首批组网星发射 标志着我国向全球卫星互联网领域迈出重要一步》

10、《SpaceX 星链卫星 2025 年第 100 次发射:29 手功勋猎鹰 9 号火箭担纲》

11、《我国为何要大力发展商业航天?先来看 SpaceX 的一组数据》

12、《SpaceX 将超车 NASA! " 钢铁侠 " 重回商业航天正轨》

评论
醒复醉
1小时前
SpaceX为什么特别能跑?媒体不宣传,也不敢宣传。那种快速试错反馈改进的模式,国营航天搞不了也不敢搞。
云飞_0208010929
45分钟前
呵呵,又是准备挖国家队的节奏!
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