商業(yè)航天涵蓋范圍很廣,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),主要包括火箭和衛(wèi)星的研制、衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)及應(yīng)用、地面設(shè)備制造與服務(wù)等。
近年來(lái),我國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,在多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“從0到1”的突破,作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的新增長(zhǎng)引擎,預(yù)計(jì)今年商業(yè)航天的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破2.3萬(wàn)億元。
經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新引擎 中國(guó)商業(yè)航天加速而來(lái)
中國(guó)商業(yè)航天發(fā)展有多迅猛?
相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)顯示,2024上半年,中國(guó)航天實(shí)施的30次發(fā)射任務(wù)中,商業(yè)運(yùn)載火箭實(shí)施發(fā)射共計(jì)5次,商業(yè)航天發(fā)展的過(guò)程中,也創(chuàng)下了多個(gè)行業(yè)第一。
2023年4月,天兵科技“天龍二號(hào)”首飛,實(shí)現(xiàn)我國(guó)商業(yè)航天首款液體火箭成功入軌。
2023年6月,中科宇航“力箭一號(hào)”搭載26顆衛(wèi)星入軌,刷新我國(guó)商業(yè)航天一箭多星最高任務(wù)記錄。
2023年7月,藍(lán)箭航天“朱雀二號(hào)”,成為全球首枚成功入軌的液氧甲烷燃料火箭。
2024年1月,東方空間“引力一號(hào)”首飛,創(chuàng)下全球最大固體運(yùn)載火箭紀(jì)錄。
今年1月,可重復(fù)使用液氧甲烷火箭“朱雀三號(hào)”試驗(yàn)箭成功完成百米級(jí)垂直起降飛行試驗(yàn),并于9月11日?qǐng)A滿(mǎn)完成10公里級(jí)垂直起降返回試驗(yàn)。
商業(yè)航天也帶動(dòng)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)迎來(lái)爆發(fā)增長(zhǎng)。目前我國(guó)已規(guī)劃3個(gè)“萬(wàn)星星座”計(jì)劃,總計(jì)將發(fā)射超3.7萬(wàn)顆衛(wèi)星。
試驗(yàn)箭完成10公里級(jí) 垂直起降返回飛行試驗(yàn)
就在9月11日12時(shí),我國(guó)商業(yè)航天傳來(lái)了一個(gè)試驗(yàn)成功的好消息。由我國(guó)藍(lán)箭航天公司自主研發(fā)的可重復(fù)使用火箭“朱雀三號(hào)”試驗(yàn)箭,在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心完成10公里級(jí)垂直起降返回飛行試驗(yàn),可以說(shuō)這是我國(guó)商業(yè)航天在實(shí)現(xiàn)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)上邁出的重要一步。
本次試驗(yàn)中,朱雀三號(hào)試驗(yàn)箭空中飛行總時(shí)間為200.7秒,經(jīng)歷“上升——發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)——無(wú)動(dòng)力滑行——發(fā)動(dòng)機(jī)空中二次啟動(dòng)——軟著陸”過(guò)程。各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足預(yù)期設(shè)計(jì)?;鸺目苫厥绽弥饕性谝患?jí)火箭和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的回收與復(fù)用技術(shù)??苫厥盏年P(guān)鍵在于精確控制火箭在飛行過(guò)程中的軌跡和姿態(tài)。
為了讓火箭“回得準(zhǔn)”“落得穩(wěn)”,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)控制模擬的數(shù)字化平臺(tái),通過(guò)在虛擬世界中不斷測(cè)試,來(lái)驗(yàn)證火箭實(shí)際的飛行性能。
藍(lán)箭航天火箭研發(fā)部控制與仿真工程部總監(jiān) 鐘友武:比如風(fēng)干擾、氣動(dòng)特性等這些,在這個(gè)基礎(chǔ)上,我們會(huì)進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)仿真,統(tǒng)計(jì)出來(lái)我們這個(gè)算法,以及設(shè)計(jì)的參數(shù),是不是滿(mǎn)足整個(gè)飛行控制的要求。
正在試車(chē)的是藍(lán)箭航天自主研發(fā)的液氧甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。同傳統(tǒng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用固體燃料或液氧煤油不同,使用液氧甲烷作為燃料,它的燃燒產(chǎn)物主要是二氧化碳和水,不會(huì)像煤油一樣產(chǎn)生結(jié)焦,堵塞發(fā)動(dòng)機(jī),僅需較低的維護(hù)成本,就能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的重復(fù)使用。
據(jù)團(tuán)隊(duì)介紹,可回收火箭技術(shù)成熟后,未來(lái)一級(jí)火箭復(fù)用次數(shù)可達(dá)10到20次,運(yùn)輸成本有望大幅降低。同時(shí)商用火箭的研發(fā),也帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈上下游上百個(gè)關(guān)鍵零部件的迭代。
藍(lán)箭航天副總裁 型號(hào)質(zhì)量總師 劉建:我們?cè)?017年,一次產(chǎn)品的交檢合格率其實(shí)在30%左右,現(xiàn)在合格率能達(dá)到將近95%。從這個(gè)過(guò)程中,我們能看到整個(gè)民營(yíng)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量管理、體系化建設(shè)、高精尖技術(shù)工藝的能力建設(shè)上,得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步,這個(gè)進(jìn)步其實(shí)也給整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
高密度發(fā)射衛(wèi)星 運(yùn)載火箭如何降本增效?
低時(shí)延、低成本、廣覆蓋、高可靠的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),是未來(lái)通信的重要方式之一。就在8月初,我國(guó)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃“千帆星座”完成首批衛(wèi)星的發(fā)射,計(jì)劃到2030年底前,要在地球周?chē)渴鸺s1.5萬(wàn)顆衛(wèi)星。像這樣的“萬(wàn)星星座”計(jì)劃,我國(guó)已經(jīng)規(guī)劃有3個(gè)。實(shí)現(xiàn)高密度發(fā)射的背后,如何用更低的成本,實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)更快的發(fā)射,考驗(yàn)的是商業(yè)航天的技術(shù)創(chuàng)新與模式創(chuàng)新能力。
走進(jìn)中科宇航試驗(yàn)中心,可以看到,這里擺放著一系列的運(yùn)載火箭試驗(yàn)平臺(tái)。就在今年7月,團(tuán)隊(duì)完成了自研固液融合結(jié)構(gòu)艙段的靜力試驗(yàn)。這種創(chuàng)新的設(shè)計(jì),巧妙融合了液體火箭箭體輕、載重大的特點(diǎn),以及固體火箭穩(wěn)定安全的結(jié)構(gòu),能以更少的材料造出更堅(jiān)固的火箭。
中科宇航副總裁 史曉寧:把整個(gè)結(jié)構(gòu)艙段做成鋁合金蒙皮,再用桁條去做局部加強(qiáng)。這種結(jié)構(gòu)形式一般用在液體火箭為主,好處就是結(jié)構(gòu)效率比較高,整個(gè)結(jié)構(gòu)重量比較輕,同時(shí)地面的加工工藝成本比較低。
火箭降本,得“內(nèi)外兼修”。在內(nèi)部,復(fù)雜的航電系統(tǒng)是火箭的“大腦”。過(guò)去,航電系統(tǒng)的眾多子系統(tǒng)分別開(kāi)發(fā)、每個(gè)都有一套獨(dú)立的設(shè)備,造成箭上設(shè)備繁多、接口復(fù)雜、電網(wǎng)雜亂,加大了飛控人員的工作難度。而通過(guò)集約化的改進(jìn),團(tuán)隊(duì)將火箭上的電氣設(shè)備減少了50%,最少只需一個(gè)人一臺(tái)筆記本就能發(fā)射火箭。
中科宇航副總裁 史曉寧:簡(jiǎn)單了以后整個(gè)可靠性也提高了,另外火箭的重量都減輕了,帶來(lái)的效益就是運(yùn)載能力的提高。
目前,中科宇航已具備年產(chǎn)30發(fā)運(yùn)載火箭的總裝測(cè)試能力,并在持續(xù)推進(jìn)可回收火箭技術(shù)等技術(shù)的研發(fā)與驗(yàn)證。一系列硬核技術(shù)創(chuàng)新,正在開(kāi)啟火箭低成本、航班化的發(fā)射新時(shí)代。
六公里商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)帶 連接星辰與大海
商業(yè)航天的發(fā)展需要全產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的密切合作、積極創(chuàng)新。近年來(lái)在我國(guó)的一些地方也形成了這樣的一些產(chǎn)業(yè)帶,比如在山東的小城海陽(yáng),依托我國(guó)首座海上火箭發(fā)射母港,短短六公里的航天大道兩側(cè),聚集了多家商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)。這里已經(jīng)形成了一個(gè)天上有星、海里有船,陸上有箭的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)布局。
8月29日,“谷神星一號(hào)”海射型遙三運(yùn)載火箭從“東方航天港”號(hào)發(fā)射船上騰空飛起,將6顆衛(wèi)星發(fā)射升空,這是“東方航天港”號(hào)發(fā)射船今年實(shí)施的第3次海上發(fā)射任務(wù),已成功將19顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。
總臺(tái)央視記者 張春玲:我國(guó)首艘專(zhuān)業(yè)火箭發(fā)射船“東方航天港”號(hào),它的長(zhǎng)度是162.5米,寬度有40米,面積相當(dāng)于15個(gè)籃球場(chǎng)那么大。焊縫銜接的新的甲板區(qū)域,是一個(gè)新的火箭發(fā)射工位,在火箭發(fā)射完成之后,它可以選擇保留或者是移除。這種模塊化的設(shè)計(jì),滿(mǎn)足了商業(yè)航天火箭靈活的需求。
山東省海上航天裝備技術(shù)創(chuàng)新中心主任滕瑤:我們這條船就可以非常靈活地支持咱們目前幾乎所有的固體型號(hào)的發(fā)射。接下來(lái)大甲板面還在做改造,我們會(huì)用模塊化的加注方式,來(lái)支持中型及小型的液體(火箭)的發(fā)射。
發(fā)射船、港口、火箭總裝基地、零配件加工等,這里圍繞商業(yè)航天,在方圓六公里的一條大路上,分布了幾乎所需要的全部產(chǎn)業(yè)鏈。
東方航天港(山東)發(fā)展集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng) 高中前:我們結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶攸c(diǎn),科學(xué)的構(gòu)建了天上有星、海里有船,陸上有箭的產(chǎn)業(yè)布局。
總臺(tái)央視記者 張春玲:今年1月全球運(yùn)載能力最大的固體火箭“引力一號(hào)”就在我所在的“東方航天港”號(hào)上發(fā)射成功。這就是它的發(fā)射工位,白色的廠房就是“引力一號(hào)”總裝完成后的廠房,和發(fā)射船遙相呼應(yīng),整個(gè)的轉(zhuǎn)運(yùn)距離僅有600米。
而如此便利的發(fā)射條件,也吸引了大量商業(yè)航天公司聚集在這里,記者看到,每一個(gè)總裝廠房都在緊鑼密鼓地準(zhǔn)備著今年的發(fā)射任務(wù)。
東方空間引力一號(hào)總體副總師 張濤:今年我們可能預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)射兩發(fā)火箭,目前是在裝遙二的火箭,預(yù)計(jì)是在四季度進(jìn)行發(fā)射。
中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院捷龍三號(hào)副總指揮 惠興晨:我們?cè)阂呀?jīng)在這邊落地形成了山東火箭,一個(gè)固體火箭的總裝測(cè)試基地,目前已經(jīng)形成了年產(chǎn)20發(fā)總裝測(cè)試固體火箭的生產(chǎn)能力,我們后邊可能會(huì)形成高密度、高頻次的發(fā)射。
在六公里的航天大道上,企業(yè)之間也在形成越來(lái)越緊密的產(chǎn)業(yè)鏈條,來(lái)支撐密集的發(fā)射需求。一家企業(yè)正在進(jìn)行液體火箭關(guān)鍵零部件液體貯箱液壓氣密測(cè)試。
九天行歌總裝總測(cè)車(chē)間主任 劉興偉:貯箱測(cè)試合格完成后,在園區(qū)內(nèi)我們就交付給當(dāng)?shù)氐囊后w火箭發(fā)射公司,就是在方圓6公里之內(nèi)足不出戶(hù)就可以達(dá)到供需求的一個(gè)閉環(huán)。
現(xiàn)在,基于海上發(fā)射母港的建設(shè),這里已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了發(fā)射任務(wù)航班化、服務(wù)系統(tǒng)化、產(chǎn)業(yè)規(guī)模化。一個(gè)包含海上發(fā)射、星艦產(chǎn)研、配套集成、衛(wèi)星應(yīng)用、航天文旅為一體的商業(yè)航天新藍(lán)圖,正在徐徐展開(kāi)。
產(chǎn)業(yè)政策持續(xù)落地 開(kāi)啟商業(yè)航天新紀(jì)元
在2024年中國(guó)航天大會(huì)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)國(guó)際論壇上,國(guó)家航天局相關(guān)負(fù)責(zé)人表示:作為新質(zhì)生產(chǎn)力的典范,我國(guó)商業(yè)航天全產(chǎn)業(yè)鏈正開(kāi)足馬力駛向“快車(chē)道”。當(dāng)然這一未來(lái)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,離不開(kāi)國(guó)家的政策支持。除了剛才片中提到的山東海陽(yáng)航天產(chǎn)業(yè)帶,近年來(lái)不少地方都在這一領(lǐng)域積極深耕布局。
北京是我國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈的重要聚集區(qū),目前擁有157家商業(yè)航天重點(diǎn)企業(yè)。今年北京發(fā)布了商業(yè)航天發(fā)展行動(dòng)方案,同時(shí)通過(guò)建設(shè)北京亦莊“火箭大街”共性科研生產(chǎn)基地,吸引商業(yè)航天全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目。
去年上海也發(fā)布了商業(yè)航天領(lǐng)域行動(dòng)計(jì)劃,擬發(fā)展新一代中大型運(yùn)載火箭、低成本高集成衛(wèi)星、智能應(yīng)用終端三大拳頭產(chǎn)品。預(yù)計(jì)2025年實(shí)現(xiàn)空間信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模超2000億元。
重慶明確提出,到2027年,全市要形成核心產(chǎn)值500億元規(guī)模的空天信息產(chǎn)業(yè)集群等。(總臺(tái)央視記者 張春玲 門(mén)曦)
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