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全球最大固体火箭首飞成功，中国只想追赶Space X？

2024-01-12 10:38

来源：澎湃新闻·澎湃号·媒体

陈蓝

航天爱好者，英文电子杂志“Go Taikonauts”创办人之一

2024年1月11日，山东海阳连理岛南方海面。远远望去，海平线上隐约可见一艘红色的大船。大船上静悄悄地树立着一个下宽上细的白色圆柱体。这就是中国民商航天公司——东方空间的引力一号火箭，它即将进行海上首飞。

下午1点30分整，只见远处火光一闪，火箭两侧迅速窜出两股灰色的浓烟，很快变成了一团巨大的烟云。几秒钟后，喷着火的火箭从烟云中钻出来，开始缓缓上升，呈现出一个无比震撼而美丽的画面。这一切都是在无声无息中发生的。几秒钟后，巨大的声浪砰然袭来，几乎要击破耳膜。虽然这种夹杂着爆裂声的轰鸣让心脏都有点难受，但它如此强烈而独特，以至能感觉到一丝快感。随着火箭快速爬升变得越来越小直至无法看清，轰鸣也渐渐减弱。空中留下了长长的白色烟云，在高空风吹拂下变成了扭曲的形状。

引力一号在海阳以南海面发射成功（图源：东方空间）

40分钟后，火箭发射宣告成功，三颗云遥一号气象卫星准确入轨。这是中国每年数十次航天发射中普普通通的一次。但这枚火箭却有点不走寻常路，实属多年少见，值得一说。

它给人的第一印象是，一枚外形很萌的大火箭，身材矮胖粗壮（绝非贬义）。30米的高度，却绑了四个和芯级一样直径2.65米的助推器。此外，它还有个长度9米多、直径4.2米、和长七类似的巨大的整流罩。大头、粗腿，Q萌的视觉效果马上出来了。

引力一号发射前在垂直测试厂房中（图源：东方空间）

引力一号吨位也不小，妥妥超过了欧洲织女星C，成为史上最大轨道级固体火箭。它起飞重量405吨，起飞推力600吨，近地轨道（LEO）运载能力6.5吨、太阳同步轨道（SSO）运载能力4.2吨，可支持百公斤级卫星“一箭30星”发射。

相比之下，航天科工快舟一号小固体30米的高度，却只有小几百公斤的SSO运载能力。此前国内最大固体箭力箭一号和捷龙三号，也是30米的高度，SSO运力1.5吨。而运载能力相似的长征八号和长征六号A则高达50米。欧洲织女星C高度35米，运载能力差不多只有引力一号的一半。小型箭高度，中型箭能力，这样的火箭航天史上确实不多见。

穿上“保温衣”的引力一号离开厂房开始垂直转运（图源：东方空间）

为什么这枚火箭要设计得如此之萌？道理其实很简单。大整流罩的好处不用多说。粗短身材的稳定性对海上发射来说更为重要。但做捆绑火箭还是有技术门槛的。引力一号不仅是国内火箭首次采用固-固捆绑形式，也是国际上唯一的大尺寸固-固捆绑火箭（以往有大直径固体芯级上绑小直径固体助推，如印度PSLV火箭）。它还有一个精妙设计：起飞时助推器点火、芯一级延迟点火的连续助推飞行模式能克服固体发动机不同步带来的干扰。

据东方空间介绍，在三年研发期，引力一号研制团队开展了23项大型地面试验，489项单项试验，1452次试验迭代。实现了海陆通用中型火箭构型优化、低成本简易捆绑火箭模态试验、大推力多喷管复杂底部力热环境预示及热防护技术、固体捆绑火箭载荷辨识、大气层内大后效固体助推分离技术、简易充气柔性保温防护罩等等首创或首次应用的技术。技术细节过于琐碎，不展开了。

引力一号不仅是全球运力最大固体运载火箭和国内运力最大民商火箭，也是国内海上发射吨位最大火箭暨世界首型海上发射捆绑式火箭。为此，这次发射启用了世界上第一艘专用火箭发射与回收多功能船——东方航天港号。它载重2.2万吨，具有无人驾驶自主航行和远程控制能力，船身中间自带导流槽，支持海射“三垂”测发模式，可满足中大型运载火箭海上发射需求。能和它媲美的可能只有原海射公司受损退役的奥德赛号发射平台，但奥德赛并非专门为火箭发射设计。它由钻井平台改建而成，缺乏自主航行能力，功能也不够全面。

已经上船的引力一号（可见导流槽）（图源：东方空间）

即将离港的东方航天港号火箭发射回收船和引力一号（图源：东方空间）

从1月5日起短短一周内，中国已经进行了4次航天发射。就在不到两小时前，快舟一号甲火箭在酒泉发射成功。但引力一号作为本年度民商火箭首发，更是第一型首飞的新火箭，外形Q萌、集众多最大、最重、第一、首次于一身，毫无疑问引起的关注最多。但这只是2024中国航天的序幕。2024将是极为繁忙的一年，有很多精彩的看点，其中重头戏是商业航天。

国家队的载人航天和深空探测依然是2024年很值得关注的航天任务。中国空间站将迎来两艘神舟飞船和两艘天舟货运飞船。航天员中将出现哪些新面孔，会不会有意外之喜，值得期待。深空方面，鹊桥二号中继星和搭载的两颗月轨通导遥星座试验小卫星（天都一号二号）、嫦娥六号月背采样返回任务也一定会成为全球关注焦点。

2024年意义更为深远的一件大事是星网（又称国网或GW）的规模化组网发射。2023年，4组卫星互联网试验卫星相继发射，小规模组网试验应该已在紧锣密鼓地进行中。由于频谱的稀缺性，国际电联（ITU）对非地球同步轨道（NGSO）卫星星座提出了严格的部署节点要求。要保住频谱权利，必须按节点要求完成发射。12992颗卫星的星网星座最晚必须在未来10年内完成部署。换句话，即使拖到最后期限完成，也要求平均每年发射1299颗卫星。我国目前的发射能力与此还有较大差距。时不我待！

可以说，海南商业航天发射场就是为星网组网发射而生的。2023年底，发射场一号工位竣工，二号工位导流槽等设施完成封顶。按设计，一号工位将用于长八改，而二号工位则适用于19型不同的商业火箭。用于固体火箭的三号场坪工位也已于6月开工建设。此外，有消息说搁置已久的浙江象山商业航天发射场项目也可望重新启动。

海南商业航天发射场（图源：互联网）

海阳东方航天港近年发展迅速。除了这次刚刚投入使用的东方航天港号专用火箭发射船，更稳定、可用于大型液体火箭发射的半固定海上发射平台也在悄然建造中。2023年12月，博润九州号货船远赴南海，在广东阳江附近完成了捷龙三号和长十一的两次发射，为设想中未来的南方母港做了铺垫。海上发射作为地面发射场的有效补充，将占据中国商业航天发射一席之地。

2024年新箭首发将非常热闹，数量将创历史新高，而其中几乎都是商业火箭。引力一号只是其中的第一箭。我们罗列一下其他首发火箭。

航天科技长八改：二级从基本型的3米直径增加到3.35米，整流罩从4.2米增加到5.2米。计划6月在海南商业航天发射场一号工位首飞。

航天科技XLV（八院3.8米箭）：将成为5米直径芯级的长五和长五乙外中国直径最大火箭。计划下半年在海南商业航天发射场二号工位首飞。

天兵科技天龙三号：国内首型猎鹰九级别的可复用液体箭。计划年中首飞（不回收）。如果成功将大大缩小和SpaceX的差距。

星河动力智神星一号：首枚火箭已总装下线，计划下半年酒泉首飞。

深蓝航天星云一号：计划在海南商业航天发射场进行一子级陆上回收、海上回收飞行验证，年底完成入轨发射回收。如果成功，将成为中国第一款入轨可回收火箭。

蓝箭朱雀二号改型：二级取消TQ-12加TQ-11游机方案，改为可多次启动变推力泵前摆TQ-15A发动机，性能也有所提高。

星际荣耀双曲线二号Y海上回收验证箭：在海上着陆平台重复2023年11、12月的垂直发射回收试验。

除了首发箭，民商航天现役火箭发射密度将继续增加。其中谷神星一号计划6发，力箭一号计划5发，双曲线一号计划3发，朱雀二号（改型）计划3发。加上引力一号、天龙三号、智神星一号、星云一号首发箭，中国民商航天年度发射数量有望超过20发。国家队方面也不会松懈，全年发射次数大概率将再破记录。

这是中国航天史上从未出现过的蓬勃向上的景气局面。这是怎么发生的？其实我们都看得很清楚，星网项目的拉动效应已经开始出现。可以预期，它所创造的巨大需求将成为未来十年整个行业最重要的驱动力，将推动创新和技术进步以及成本的大幅降低，而低成本反过来又会创造出新的需求。市场规模的迅速扩大将会带来一场产业革命。每次技术革命都是相同的逻辑，大航天时代也不例外。

马斯克早已明白这个道理。所以他以一己之力创造了星链这个巨大需求，成为了可复用火箭研制的原动力。后者大幅降低发射成本的能力，又使得星链具备了商业可行性和可持续性，从而在SpaceX内部形成了一个闭环，使可复用航天运输系统从科学幻想变为了现实，并正在向更大规模（星舰）发展。不过，SpaceX未来仍存在一个潜在危机：竞争不够。

中国的情况有所不同。中国没有马斯克和SpaceX，但有着一个擅长长期规划、执行力超强的政府。在高铁、核电、光伏、风能、新能源汽车等行业，政府政策主导、政府投资（或补贴）创造需求、企业公平竞争的模式屡试不爽。在商业航天领域，中国的大规模需求也由政府创造，它就是星网。

可能很多人要问，中国两大航天集团已经有20多款在役长征、快舟、捷龙火箭，加上这些民商火箭，已经超30款了。星网的需求的确很大，但需要这么多型号的新火箭吗？为什么不更好地利用现有资源而去做低水平重复投资？还有，民商火箭是不是已经出现泡沫？

回答：星网发射需求极大，现役一次性火箭发射成本很高，初期组网少量使用可以承受，但如果以它们作为主力来建设星网，即便对中国这样经济实力雄厚的大国，在财力上也几乎是不可能的任务。规模化可以有效降低成本，但因火箭技术高度复杂、制造要求极高，现有火箭降本依然存在天花板。没有选择，主力火箭必须采用成本导向设计，实现可复用和重型化。而这恰恰是我们缺乏的。

这样的火箭只能通过商业化来催生。激烈的市场竞争能推动创新，驱动技术的快速进步。市场会很卷，重复投资不可避免，出现一些泡沫也很正常。新能源汽车等行业也出现了类似情况，但依然蓬勃发展，终成正果。航天技术要求极高，低水平竞争者的淘汰会更早出现，因而进化效率更高。相信中国商业航天的泡沫和低水平重复问题不会很突出。

重复一下这个闭环的商业逻辑：创造巨量需求，激发市场竞争，推动技术革命，大幅降低成本，反过来进一步推动需求扩大，最终实现产业腾飞。问题的关键就是这个巨大的需求。只要它真真实实存在，那就一定能实现航天可持续的健康发展，推动人类走向星辰大海。

星链的初步成功已经证明卫星互联网是一个真实存在的巨大需求，中国采用跟随战略建设星网比星链风险更小。我们能发挥制度优势，国家统一规划，国家队牵头实施，民企积极参与。这是个开放式体系，比SpaceX模式参与者更多、竞争更充分（卷）、产业链拉动更大，也有能力实施规模更大、商业盈利周期更长、靠单一公司（如SpaceX）根本不可能实施的巨型项目，比如空间太阳能电站。

中国是目前世界上空间站太阳能电站预研位于前列的国家。在西安和重庆，有两个能量无线传输试验设施已经建成或正在建设。这个十年内，将开展在轨能量传输实验。2030年后将建设兆瓦级小型示范实验电站。2050年，计划发射万吨质量的吉瓦级商用电站。如此巨大的质量需要极低成本的发射系统，这将是继星网后驱动中国商业航天的一个规模更大的需求，也是民商航天企业的巨大机会。

西安电子科技大学“逐日工程”太阳能电站地面验证设施（图源：西电）

此外，空间站技术的成熟和发射成本的迅速降低，会推动太空旅游的需求增长。因为人口基数巨大，当太空旅游的费用降低到某个门槛，将会引发指数级增长和市场爆发。在刚刚过去的年末，中国可控核聚变创新联合体正式宣布成立，中国聚变公司举行揭牌仪式，国务院国资委启动未来产业启航行动，明确可控核聚变为未来能源唯一方向。这意味着，到月球开采氦三矿产可能也不远了。

这些巨型项目不仅会有力促进可回收火箭和空天飞机等低成本航天运输系统的发展和成熟，也会推动太空基础设施如商业空间站（太空酒店）和太空工业设施如电站、月矿的建设。中国的经济实力和制度优势让我们有很大机会在这些领域成为领导者。中国商业航天企业在超卷环境下成长，竞争力强悍，前景十分光明。

扯远了。让我们把思路从未来拉回到2024年。2024年中国商业航天的格局将如何演变？会不会很快进入淘汰赛？

中国民商火箭已经进入了以液体火箭为目标的下半场。有意思的是，很多公司都不约而同地对标猎鹰九号推出了大中型可复用液体火箭，比如天兵科技的天龙三号、蓝箭航天的朱雀三号、星际荣耀的双曲线三号。按计划它们都将在今明两年内实现首飞。

东方空间不仅成功发射了最大固体箭引力一号，也同样在研制对标猎鹰九号的引力二号可回收液体火箭。12月上旬，用于引力二号的百吨级原力-85液氧煤油发动机在无锡完成了半系统试车。这是一台采用针栓式喷注器、对标SpaceX梅林1D的可复用变推力发动机。引力二号芯一级将采用9台原力-85，芯二级采用一台原力-85真空版。该箭发射质量690吨，近地轨道载荷能力15吨，计划于2025年首飞。

原力-85发动机模型（图源：互联网）

其实，各家头部民商火箭公司的技术路线和市场策略也不尽相同。比如，蓝箭all in甲烷箭，稳扎稳打，意在厚积薄发。天兵善于整合资源，欲利用成熟煤油技术出奇制胜、后来居上。星河动力则坚持固液并举路线，先市场后技术，可能最早实现商业盈利。东方空间估计也会走固液并举路线。星网初期组网发射对成本相对不敏感，引力一号中型固体箭马上可以享受星网红利。

纵观2024和2025年，星网组网市场火箭供应其实还是不足的。长八改应该是主力。长六甲、朱雀二号、引力一号等中型箭或可作为补充。力箭一号、捷龙三号、长二丙、长二丁，以及其他民商火箭也都有机会。中国商业火箭将进入快速上升期。

两三年后，随着新火箭成熟、发射频率的提高和竞争者的增加，市场有可能会出现一定过剩，残酷的淘汰可能会出现。但头部公司应该都能存活，淘汰的可能是技术、产品、管理、商业模式存在问题的公司。

对一部分公司来说，小固体火箭是快速建立能力的捷径，是交给资本的入场券。这不是问题，只做固体才是问题。由于在成本、复用性、自主可控等方面存在限制，当可复用液体箭成为市场主流，固体箭就会失去商业竞争力，也许只能作为补充，服务特定利基市场。

可以预见，中国民商火箭公司很快都将转向可复用液体火箭。民商航天和国家队将共同上场演绎商业航天的未来。最早2024年下半年，中国商业航天可能进入爆发期。精彩而残酷的竞争即将展开。数年后经过淘汰留下的头部公司们不仅在国内能和两大航天集团并驾齐驱，还将具备国际竞争力，挑战SpaceX。当然，如何突破地缘政治障碍是另一个问题了。

海阳的海面又恢复了平静。那艘红色大船依然在远处海平线上，近处只有一群海鸥在自由自在地翱翔，发出欧欧的叫声。天空中，长长的白色烟云早已消失，一切似乎都已回复正常。

不久的未来，海阳人将习惯隔三岔五的火箭发射。对头顶上扭曲的白色云烟，或者照亮夜空的巨大光亮和火焰，他们将波澜不惊。