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火箭不需要上春晚,但它們需要上完太空回地球。
文丨李梓楠
圖丨黃幀昕
編輯丨黃俊杰
太空無限大,但商業(yè)價值最熱門的 500 公里高度近地軌道(LEO)已經(jīng)像熱門航線一樣繁忙——2025 年頭半年,SpaceX 的衛(wèi)星在太空中做了 14.4 萬次機動,以避開碰撞。
擁堵主要由它自己造成。現(xiàn)在我們頭頂 500 公里的近地軌道有 10049 顆星鏈(Starlink)通信衛(wèi)星,都是過去 3 年 SpaceX 用它的 “小火箭” 獵鷹 9 發(fā)上去的。
按計劃,SpaceX 的重型火箭明年就能達到完全可回收發(fā)射,運載能力三倍,運載成本再壓低九成,到 200 美元/公斤。之后 SpaceX 打算加速發(fā)射發(fā) 42000 顆通信衛(wèi)星和 100 萬顆算力衛(wèi)星。太空軌道正在變成有限資源。
對于擁堵環(huán)境,去年底,中方代表在聯(lián)合國安理會相關會議上表示,“個別國家的商業(yè)衛(wèi)星星座肆意擴張,缺乏有效監(jiān)管,帶來顯著安全挑戰(zhàn)。”
中國商用航天的創(chuàng)業(yè)者和投資人會說,造出低成本可回收火箭、爭奪軌道空間,成了像芯片自主一樣不可避免的趨勢。而且 SpaceX 已經(jīng)跑通了路,新進者只要向學 iPhone、學 Model 3 一樣向前沖——另一個 “小米模式” 的機會。
隨著 SpaceX IPO 進展推進,并且估值可能超過 1.75 萬億美元。商業(yè)航天在送貨之前已經(jīng)送來投資機會。A 股商業(yè)航天板塊今年以來漲幅超過 40%, 我們追蹤的一家創(chuàng)業(yè)公司估值 4 個月翻了十倍,比具身智能更快。
像之前研究人形機器一樣,我們訪談了多位中國火箭公司創(chuàng)始人、總工程師,以及他們背后的投資人,嘗試剝離期望和現(xiàn)實,看商業(yè)航天的實際進展和路徑。
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排隊發(fā)射,復制 2015 年的 SpaceX
今年 1 月,我第一次摸到火箭,在湖南株洲市郊的一座鋼鐵廠改造的廠房。地面、房梁和柱子都是裸露的水泥,就跟隔壁的汽修廠房差不多。只有車間安全及禁止拍攝的標語保密事項提醒這里的不同。
揭開為保密和清潔度搭好的帳篷,里面躺著一枚直徑 4.2 米,豎起來有 20 層樓高的火箭——細長、對稱、前端收束成一個尖角。不銹鋼外殼在燈光下呈現(xiàn)出近乎鏡面的反射,表面沒有精細噴涂的白色外殼,箭體遍布金屬肋條,每隔一米就有一道黢黑的焊縫。火箭外殼跟銀行卡一樣薄,觸感冰冷、光滑,輕輕敲擊就有金屬震動的回聲,讓人不敢用力按下。
它初次亮相,大幕揭開時,包括螞蟻、寧德時代、匯川動力等機構的 80 多位投資人全體起立鼓掌。一位投資人說,“我們湖南也要有自己的火箭了。”
這是 AS-1,和 SpaceX 星艦一樣用不銹鋼制造,要用類似回收方式,但體積小很多。制造商宇石空間成立不到兩年,第一枚火箭由 150 人用 10 個月造出。
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宇石空間 AS-1 火箭。來源:宇石空間。
這枚火箭會在今年下半年運到海南文昌,排隊等待發(fā)射,像 SpaceX 靠真火箭直接做實驗收集數(shù)據(jù)。宇石空間聯(lián)合創(chuàng)始人朱新文說,“我們不避諱復刻 SpaceX ,好的技術路線是會產(chǎn)生共鳴的,難的是本地化,而且是脫離全球供應鏈體系的本地化。”
這一批中國商業(yè)航天創(chuàng)業(yè)公司都把復刻 SpaceX 當作商業(yè)模式,我們接觸的四個公司的創(chuàng)始人都直接說自己照搬 SpaceX 的設計原則,這也是投資方的期望。一家號稱 “最像 SpaceX” 的初創(chuàng)公司,4 個月內估值從不到 10 億元漲到 100 億元。
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SpaceX 成立 24 年,主要的商用火箭有三代:
- 獵鷹 9(Falcon 9),鋁鋰合金箭體,一級火箭配備 9 臺發(fā)動機,運載能力與搭建天宮空間站的主力火箭長征五號相當,運載貨物發(fā)射成本 2700 美元/公斤。
- 獵鷹重型(Falcon Heavy),核心架構基于獵鷹 9,同樣采用鋁鋰合金 ,由三個一級火箭并聯(lián)組成,搭載 27 臺發(fā)動機,性能與剛執(zhí)行完阿爾忒彌斯號繞月飛行任務的 SLS Block 1 相當,運載貨物發(fā)射成本 2300 美元/公斤。
- 星艦(Starship),迄今尺寸、載重最大的火箭,由每公斤 20 塊錢的不銹鋼和目前人類最尖端的材料、金屬加工工藝打造而成。底部的 33 臺猛禽 3 發(fā)動機能把比埃菲爾鐵塔還重的火箭、燃油和運載物推進太空。如果按計劃做到整體可回收,運載貨物發(fā)射成本將只有 200 美元/公斤。
星艦還在測試階段,發(fā)射了 11 次,成功回收了一級火箭(底部),二級部分(像飛船的部分)還沒有。去年 SpaceX 去年發(fā)射入軌的總重量占全球約 90%,基本只靠獵鷹 9 。
像 AS-1 這樣的火箭,在中國各地的郊區(qū)廠房里躺著不下十枚。都是獵鷹 9 尺寸,但一些材料和設計學了星艦。目標是低成本、可重復發(fā)射。
從估值 750 億元、已經(jīng)完成 IPO 輔導的藍箭航天,到估值數(shù)十億元的 A 輪創(chuàng)業(yè)公司,同類公司已經(jīng)超過 20 家。如果產(chǎn)能拉起來,他們一年能造 100 枚火箭。
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如果能完全實現(xiàn)設計目標,成功回收箭體,這一批火箭每公斤發(fā)射成本能降到 4000 美元,比中航工業(yè)的發(fā)射成本低大概一半,只比獵鷹 9 高 50%。
多數(shù)火箭公司認為做到這個成本,保持高頻發(fā)射就可以實現(xiàn)商業(yè)正循環(huán)。他們認為航天不是親密無間的全球合作,中國需要有自己的體系,哪怕做不到 SpaceX 的價格也會有訂單。
他們感受到了政策的高度支持——海南航天航天發(fā)射場二號工位已經(jīng)常態(tài)化向商業(yè)公司開放,并且更多發(fā)射工位正在建設。中國主導的星網(wǎng)和地方政府及商業(yè)公司上海垣信發(fā)起的千帆計劃累計給出 2.5 萬顆衛(wèi)星的發(fā)射需求。
證監(jiān)會去年末新增指引文件,商業(yè)火箭公司可以在尚未盈利但達到技術里程碑的情況下申報上市。投資人因此形成共識,一家火箭公司如果成功回收火箭,就 “很有可能” 獲批上市。目前已有包括藍箭在內的 5 家火箭公司遞交上市申請,最高的藍箭估值超過 700 億元,近期它的老股交易價能到 850 億估值,高于宇樹機器人。其余火箭公司估值也都在數(shù)百億元。
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起步更晚的小創(chuàng)業(yè)公司也還能融資。他們告訴投資人,造有用的火箭比造有用的人形機器人容易;火箭公司也不需要上春晚,錢都用在研發(fā)上;研發(fā)費用比造車便宜,車企研發(fā)一款全新車型能花幾十億元,夠火箭公司產(chǎn) 30 發(fā)火箭,“一個月發(fā)一次都能夠發(fā)兩年半了。”
有些國內火箭公司告訴投資人,自己會成為航天領域的 “安卓”,是 “學習 SpaceX 第一”。也有公司說自己才是 " 真實進展 " 最快的,雖然目前還沒人成功回收火箭。
所有公司寄希望于同一個前提:中國未來必須有自己的低成本可回收火箭,就像芯片制造廠那樣。這樣他們只要做到中國領先就足以拿到豐厚訂單。
20 個人,6 個星期,焊一枚不銹鋼火箭
“傳統(tǒng)航天不能犧牲面子,也不能犧牲人,所以只能犧牲錢,商業(yè)航天,錢最重要,也不載人,可以犧牲一些面子。” 一位火箭公司總工程師說。
路徑是清晰的,用不銹鋼替代昂貴的傳統(tǒng)航天級材料造箭體,用民用級的傳感器、芯片,以更低成本造火箭,然后規(guī)模化生產(chǎn)、快速試錯。
馬斯克說用不銹鋼造火箭是 “ SpaceX 做出的最佳設計決策”。不銹鋼成本是碳纖維復合材料的 1/30,一枚火箭光外殼材料成本就能省出 500 萬美元(約 3400 萬元人民幣)。
換不銹鋼不只是省錢。大尺寸的不銹鋼外殼也是承力結構,讓星艦不需要像其他火箭那樣內置幾噸重的結構骨架。一位火箭結構總師說,這相當于給火箭修了一條力學直通高速——讓發(fā)動機推力和外部氣動壓力以最直接的路徑貫穿箭體,消滅那些容易被撕裂的復雜受力點,降低風險。
星艦設計貫穿了材料科學家 J.E. Gordon 在《Structures》提出的理念——材料并不是強度越高越好,讓材料貼合工況更重要;強度不只來自材料,也來自幾何結構;好的結構是讓一個部件承擔多種功能,盡可能減少材料用量。馬斯克曾多次推薦這本書。
星艦一開始就被當作一個完整殼體來制造,然后內部加壓,讓它像一個搖晃后被崩硬的可樂罐,外部環(huán)狀結構再限制形變,把所有壓力都集中在整個外殼上,而不是某一個點。
用不銹鋼造火箭的原理很簡單,但做起來很難。星艦加速到足以沖到軌道時,內部數(shù)千噸燃料帶來的重力會被放大四倍;火箭撕開氣流,越過 Max-Q(最大氣動壓力點)前,外部的氣壓會一直增加,最極限時,每平方米不銹鋼要承受近 5 噸重的壓力。與此同時,外殼還要承受發(fā)動機的巨大推力和擾動。
一家初創(chuàng)火箭公司拿到一部分星艦鋼材的參數(shù),逆向研發(fā)倒推成分,然后耗時三年才做出能用來造火箭的不銹鋼。
焊接要求跟造潛艇一樣高。一枚火箭外殼上的焊縫長達十幾公里,在高壓飛行狀態(tài)下,一個直徑 1 毫米的氣孔就足以讓所有人的努力白費。
劉興(化名)上一份工作是在中車株洲,焊了十年高鐵車廂。他經(jīng)歷了錄取率 5% 的篩選,上崗前在一個環(huán)形鋼桶邊上練了 6 個月,就開始焊火箭。
劉興的同事大都來自重工業(yè),焊過挖掘機、吊車,造火箭也是現(xiàn)學的。他們用激光焊,把 1 米寬的鋼板卷圓,然后粘在一起,焊成 4.2 米的圓環(huán),再一層層疊起來焊成 20 層樓高的圓筒。
星艦箭體壁厚只有 4 毫米,和兩枚硬幣疊起來差不多。AS-1 體積更小,外殼厚度更薄。如果把火箭縮到可樂罐大小,它的外殼比可樂罐還薄。焊槍加熱后鋼材會變軟打皺,手抖一下,焊接變形,火箭力學結構就被破壞了。
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宇石 AS-1 的箭體不銹鋼厚度不到 1 毫米。來源:宇石空間。
目前成熟工程師焊完 15 米長的焊縫,至少要 5 個小時,平均一秒鐘焊不到 1 毫米。整個過程要耗費 20 名熟練工藝師兩個月。焊完一支火箭,劉興的團隊手上要多出上萬張 X 光片。每道焊縫都要拍一遍 X 光,每發(fā)現(xiàn)一處瑕疵,工程師就要把整段鋼卷切下重新焊。
焊好殼體只是第一步,一枚近百米高的不銹鋼火箭通常需要超過 4000 條加強筋,撐住不銹鋼外殼。這意味著工程師還要多焊 4000 次。
SpaceX 掌握最多的火箭焊接經(jīng)驗,一些環(huán)節(jié)已經(jīng)可以用設備自動化,工程師只要兩周就能焊好一個箭體。宇石空間最快也要 6 周。
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工程師焊接星艦外殼。來源:SpaceX 官方紀錄片 Test Like You Fly。
箭體強度結構幾乎是每個火箭公司最核心的秘密。一些火箭公司展示時,會在火箭一二級連接處和箭體銜接發(fā)動機的部位打馬賽克。
最難的是一二級火箭連接處和底部連接發(fā)動機的部位,結構要承受發(fā)射時的加速載荷和分離時的沖擊;在底部,結構要將發(fā)動機的數(shù)千噸推力匯聚到殼體上,同時還要容納復雜的管路與控制系統(tǒng)。
星艦仍是唯一完成一級回收的不銹鋼火箭,但它目前試飛還在亞軌道。目前國內在結構上最接近星艦的是去年 12 月成功入軌的藍箭航天朱雀三。朱雀三幾乎是全不銹鋼,但在一二級火箭連接處用了穩(wěn)定性更好的鋁合金。
架上發(fā)射臺之前,這些火箭還要經(jīng)受至少 6 個月的地面試驗,測試各種工況下的狀態(tài)。“氣動震動、結構載荷這些軟件算著沒問題,造出來就會有工藝上的偶然性,必須真機試。” 千億航天聯(lián)合創(chuàng)始人王石磊說。
火箭還沒到 “小米時刻”,因為 Starship 供應鏈不在中國
多數(shù)商業(yè)航天公司都把獵鷹 9 作為對標對象,主要因為發(fā)動機性能不夠——星艦的猛禽 3 發(fā)動機推力 280 噸,獵鷹 9 用的梅林發(fā)動機是 84 噸。目前成功將火箭送入太空的中國商業(yè)航天發(fā)動機最大推力 80 噸。
一個頭部產(chǎn)業(yè)資本的投資人調研完發(fā)動機供應鏈后說,他變成了 “投降派”,改為投資 SpaceX 的供應商。
從原理圖看,火箭發(fā)動機很簡單——渦輪泵把燃料壓進燃燒室,點燃后噴出,把火箭推上天。難處在于,航天燃料燃燒的過程就是持續(xù)爆炸,而發(fā)動機要讓爆炸按毫秒、按克、按毫米級精確發(fā)生。
馬斯克說,即使拿到圖紙,也沒人能在短時間復刻出猛禽發(fā)動機。
抄一臺猛禽 3 需要獨特的金屬材料。它的渦輪泵是一個超級風扇,負責把燃料吹進燃燒室,體積和家用冰箱差不多大。運行時,它被 700°C 的高溫燃氣瘋狂沖刷,而幾厘米外的另一頭流淌著 -182°C 的液氧,近 900°C 的溫差足以讓絕大多數(shù)材料因熱脹冷縮瞬間崩裂。為此,SpaceX 的冶金實驗室研發(fā)了能經(jīng)受 800 bar 且能承受純氧沖刷的 SX500 合金。
業(yè)界只知道它是一種摻雜鉻、鈷、鎢等強化元素的鎳基合金,不知道配方,也不知道這種材料的合成條件。其他火箭公司只能用和民航發(fā)動機類似的成熟鎳基高溫合金,渦輪的工作溫度更低,燃燒效率也更低,推重比大打折扣。工程師還得在渦輪葉片表面涂上昂貴且脆弱的抗氧化陶瓷,付出更高成本。
合適的材料還要被凝固成合適高效的結構。猛禽 3 燃燒室內壁每秒接收的熱量可以瞬間汽化幾厘米厚的鋼板,唯一的解決方案是在金屬內壁鋪上數(shù)千根細微管路,趕在壓力室化掉前把熱量散去。猛禽 3 的渦輪泵、燃燒室等核心部位幾乎都是在 3D 打印機里長出來的,能承受超高壓力的燃燒室是中空的,零下百度的液態(tài)甲烷燃料在里面流動。國內發(fā)動機目前能做到 100 bar。
SpaceX 使用的 3D 打印設備來自硅谷創(chuàng)業(yè)公司 Velo 3D。現(xiàn)在它開始部分自研。2024 年,SpaceX 買斷 Velo3D 金屬 3D 打印技術的全球永久修改與使用權,開始自研 3D 打印算法。
讓猛禽 3 穩(wěn)定運行,還需要精細的控制能力。數(shù)百 bar 的壓力、上千度高溫、每秒數(shù)百公斤的流量、上千次的燃燒震動。控制算法必須在毫秒內完成對工況的判斷與調整,將整個發(fā)動機維持在一個極其狹窄的工作窗口里。
最新的猛禽 3 發(fā)動機推力達到 280 噸,比前一代輕了 10%。星艦 V3 一級搭載 33 臺猛禽 3 發(fā)動機,總推力達到 9800 噸。現(xiàn)在 SpaceX 一天就能造出一臺猛禽 3 發(fā)動機。
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星艦一級底部的 33 臺猛禽發(fā)動機。 來源:SpaceX。
2017 年,創(chuàng)業(yè)兩年多的藍箭航天創(chuàng)始人張昌武意識到火箭的關鍵子系統(tǒng) “靠買是買不來的”,當時國內商業(yè)航天幾乎沒有供應鏈,藍箭開始自研液氧甲烷發(fā)動機,這是最難但可復用性最強的路線。其最新的量產(chǎn)發(fā)動機藍箭天鵲 12B 的是目前國內商業(yè)航天領域推力、推重比第一的發(fā)動機,推力約為 100 噸,但還沒有發(fā)射過。
2020 年后成立的火箭公司,大都選擇采購供應商的發(fā)動機,這是能最快做出火箭的方式。目前供應鏈中最好的發(fā)動機是九州云箭的龍云,推力約 80 噸。它和天鵲一樣,都參考了猛禽的理念,用 3D 打印技術造一部分結構件。
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這兩款發(fā)動機的關鍵數(shù)字里,只有成本相對接近猛禽。一位投資人說,九州云箭龍云的發(fā)動機物料成本(BOM)約為 500 萬元。推力三倍多的猛禽 3 造價約 50 萬美元(340 萬元),馬斯克認為以后能降到 25 萬美元(170 萬元)。
搭載九州云箭生產(chǎn)的龍云發(fā)動機的火箭普遍采用 9+1 的設計,一級火箭 9 臺發(fā)動機,二級 1 臺發(fā)動機,運載能力最高 20 噸,是星艦 V3 的 1/10。
據(jù)我們了解,九州云箭目前也在研發(fā)單臺 140 噸推力的全流量分級燃燒發(fā)動機,已經(jīng)做出樣品,下半年整機測試,一切順利的話大約 2030 年可以上天。藍箭今年初剛完成全流量分級燃燒發(fā)動機藍焱的點火測試,藍焱推力超過 200 噸。
千億航天王石磊說,追趕現(xiàn)在的猛禽 3 可能需要 20 甚至 30 年時間。這不是某個火箭公司或者某個設備公司能追上的,根本在于工業(yè)體系底層冶金能力的差距,猛禽 3 燃燒室已經(jīng)做到 350bar,國內是 100bar。“我們鋼鐵產(chǎn)業(yè)是世界第一,但那是產(chǎn)能第一。”
也有一些人樂觀,一位總工程師說,“雖然載重差一些,但我們的產(chǎn)能是無敵的。人家發(fā)一發(fā),我們就發(fā)三發(fā)。”
火箭供應鏈的差距不止在發(fā)動機。另一位火箭公司高管說,在箭體不銹鋼上,海外供應商的一致性和成品率也更高,目前他們用的不銹鋼落后 SpaceX 三年。
星艦的不銹鋼材料來自芬蘭的 Outokumpu(奧托昆普),這家公司也為特斯拉 Cybertruck 供應不銹鋼;猛禽發(fā)動機用的鎳基超合金來自韓國材料公司 Sphere 和美國的 ATI ;射頻通信設備來自英國的 Cobham ;發(fā)動機閥門和流體控制組件來自美國的 Parker Hannifin。
SpaceX 分布在全球各地的高端制造供應商很多也做軍工,有出口限制。它們協(xié)助生產(chǎn)過波音的航空發(fā)動機、洛克希德·馬丁的戰(zhàn)斗機、潛艇及半導體精密儀器,后被 SpaceX 拉來一起造火箭。
還有一些關鍵材料全球都沒有現(xiàn)成供應商,由 SpaceX 自己研發(fā)或改進。
星艦回到地球時,趴著下墜,靠巨大的肚皮摩擦空氣減速。此時,它腹部的 1.8 萬片六角形隔熱瓦要扛住 1400°C 以上的等離子體火海。
我們曾在一家火箭公司的實驗室見到星艦上掉落的隔熱瓦,它的密度和泡沫板差不多,朝外一面是黑色磨砂材質。一位工程師拿著噴火槍把它燒紅,三秒后我就能徒手拿起,只感受到溫熱。整個過程看起來像變魔術,工程師說這是材料的魅力。
這片隔熱瓦由高純度的二氧化硅陶瓷纖維制成,NASA 的航天飛機也用過類似材料,它的缺點是太脆、太貴,且需要工人用膠水粘到火箭上。SpaceX 優(yōu)化陶瓷纖維的配方以讓它能經(jīng)歷多次切割,然后直接鑲嵌在星艦表面的金屬卡扣上,不再需要涂膠。
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星艦的六邊形隔熱瓦鑲嵌在箭體表面。來源:SpaceX 官方紀錄片 Test Like You Fly。
多位分析師告訴《晚點 LatePost》,星艦上約 80% 的零部件由 SpaceX 自研自產(chǎn),涵蓋箭體結構、發(fā)動機、整流罩、控制軟件、傳感器等。
“制導是我們和 SpaceX 差距最小的地方。” 前述總工程師說,火箭的定位與洲際導彈的制導方案類似,“造過導彈的人比造過可回收火箭的人好找。”
先飛上天,邊炸邊完善供應鏈
“每次飛行后扔掉價值數(shù)百萬美元的火箭,就像每次飛行后扔掉一架波音 747 一樣。” 馬斯克曾說,可復用是航天事業(yè)商業(yè)化的關鍵。
復用最多的一枚獵鷹 9 已經(jīng)入 33 次,單次發(fā)射成本下降 80% ——火箭的制造成本攤薄后,主要發(fā)射成本變成燃料和火箭檢修。更有野心的星艦擯棄了獵鷹 9 自帶的底座,采用塔架在半空接住火箭。
“SpaceX 對自己的回收控制系統(tǒng)有變態(tài)級的自信,才敢這么做。” 一位工程師說。塔架回收要求火箭以不高于十幾厘米的誤差落在回收點,并且發(fā)動機的推力在最后關頭必須極其順滑,讓火箭幾乎靜止在半空。稍有不慎,火箭就會連著發(fā)射臺一起炸掉。
從首次火箭入軌到 2015 年成功回收獵鷹 9, SpaceX 用了七年;到規(guī)模化發(fā)射可回收火箭,工程師又優(yōu)化了三年;星艦從 2019 年開始持續(xù)嘗試塔架回收。貝索斯的藍色起源成立已經(jīng) 25 年,去年 1 月才完成一級火箭回收,今年 4 月才首次把回收的火箭復用發(fā)射。
全球火箭公司都追趕 SpaceX 2015 年實現(xiàn)的回收技術。藍箭航天是國內進度最快的。
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朱雀三首次測試的畫面。來源:藍箭航天。
藍箭的朱雀三火箭去年 12 月首飛,二級火箭成功入軌,一級火箭在垂直回收的最后階段失利,跌落在回收場邊緣。多位業(yè)內人士都認為,朱雀三下次回收試驗成功的概率非常高。“這次失敗不是火箭設計問題,是回收方式設計過于激進。” 一位火箭公司總工程師說。
深藍航天、星際榮耀等公司在攻克火箭回收控制系統(tǒng),他們過去兩年完成了試驗機在幾千米高空的垂直回收試驗。其余多數(shù)火箭公司還在地面測試和仿真模擬階段。
有些公司會給回收演示視頻配上《F1》電影的配樂,讓火箭回收聽起來像賽車發(fā)車那樣輕松寫意。還有些初創(chuàng)公司提出不同的路線:放棄回收,用超高音速導彈的技術方案造一次性火箭,成本拉到 100 萬以下,打完就扔。或者給火箭裝上飛機一樣大的機翼,在回地球時滑行減速——這家公司的 CEO 說,這樣發(fā)動機只需點火一次,可攜帶更少的燃料,延長發(fā)動機壽命。
多數(shù)火箭公司模擬的回收算法都基于標準箭體,但火箭實際飛的時候會變形,甚至像星艦那樣箭體局部破損、涂層脫落。每一個因飛行的復雜環(huán)境產(chǎn)生的變量,都可能導致回收失敗。
“星艦最近一次試飛,機翼燒穿那么大一個口子還能往回飛,說明它的應變能力極強,它的控制算法已經(jīng)優(yōu)化到了極限。” 王石磊說,國內火箭公司沒有真空和高動壓實驗室,沒法完全驗證發(fā)動機的工況,“只能靠上天飛,硬試。” 他們的團隊里有一批做過戰(zhàn)斗機、高超聲速飛行器的工程師,想通過更大膽的氣動設計來規(guī)避發(fā)動機的短板。但這需要像 SpaceX 那樣,用真火箭測試。
整個星艦項目研發(fā)投入超過 150 億美元(約 1065 億元人民幣)。星艦 V2 完整測試 5 次,炸了兩次,回收失敗一次,受控墜海一次,只有最后一次成功。
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星艦 V2 的五次測試。來源:Fandom。
一位前特斯拉高管對《晚點 LatePost》說,馬斯克不怕失敗,但要求工程師詳細記錄每一次失敗,盡可能收集足夠多的數(shù)據(jù)。
追趕 SpaceX 的公司也準備這樣做。藍箭航天計劃在今年二季度再次試飛朱雀三,星河動力、深藍航天、星際榮耀等公司今年也將開始首飛回收測試。
發(fā)動機成本占比超過 50%,有些投資人聲稱這個環(huán)節(jié)會誕生 “航天領域的寧德時代”。目前最成熟的供應商是航天科技六院和九州云箭。 航天科技六院過去主要服務長征系列火箭,他們現(xiàn)在也推出了賣給商業(yè)航天公司的發(fā)動機。據(jù)我們了解,九州云箭新一輪估值已達 100 億,手握超過 100 臺發(fā)動機訂單。
剩下在技術和工程上最重要的部分是航天電子元器件、 3D 打印設備和結構件。據(jù)我們了解,目前商業(yè)航天公司的電子元器件大都采購自航天電子等央企,他們過去服務國家項目。3D 打印設備的頭部供應商是鉑力特,他們的設備也曾用于制造 C919 客機的關鍵組件。此外,火箭結構件的供應商大都來自風電領域,如制造風力發(fā)電機緊固件的飛沃科技,現(xiàn)在也是藍箭、天兵科技等公司的供應商。
中國商業(yè)航天公司試圖引入更多非航天供應商,組建更便宜的供應鏈。
火箭箭體占總成本約 25%,藍箭、天兵等公司都自己掌控箭體的設計和制造。國內也有供應商可以直接代工火箭殼體,比如九天行歌和光年探索——他們的核心團隊分別來自航天科技集團一院和清華航天航空學院,前者參與過長征系列火箭的研制。光年探索正在嘗試用鋼板夾 150 元一張的阻燃膠合木板的方式造整流罩,減輕火箭重量并降低成本。
還有一些其他領域的制造商也在調研火箭殼體,比如風力發(fā)電機制造商。一位投資人說,“火箭和風機的塔筒長得也差不多。”
車規(guī)級零部件也上了火箭,用在允許犯錯的地方——比如線纜、攝像頭、氣壓傳感器、溫度計。一位總工程師說,“原來不敢用,現(xiàn)在只要交付和質量過關,民營火箭公司就敢在風險可控的前提下用,因為中國現(xiàn)有的供應鏈真的便宜。”
一套定制的航天級線纜,售價動輒上百萬,拿貨還要等幾個月,而汽車級線纜只要一萬多,便宜百倍。一家火箭公司會買幾十根車規(guī)級線束,把它們丟到模擬航天環(huán)境的熱真空艙和震動臺上暴力測試,壞了的直接丟掉,挑出幸存者,增加安全冗余然后裝上火箭。用一位工程師的話說,“就算扔掉一半,總成本還是比航天級線纜便宜。”
深藍航天把成本只有航天級 5% 的工業(yè)機器人的關節(jié)裝在火箭上來驅動格柵舵。另一家火箭創(chuàng)業(yè)公司凌空天行要把淘寶買的攝像頭改造成航天攝像頭,把建筑水泥改造成飛行防熱材料,它獲得了源碼和經(jīng)緯的投資。
“現(xiàn)在如果你有錢,有圖紙,除了最核心的火工品,大部分東西都能在供應鏈買到。” 王石磊說。我們看到的最極致例子是千億航天:一家不到 40 人的初創(chuàng)公司只做總體設計,全部制造交給國內供應鏈,花了 1.5 億元,也造出了不銹鋼火箭,計劃明年上半年發(fā)射。
我們接觸的幾位投資人認為,可回收火箭的成功基于快速迭改進,外部供應鏈的迭代速度跟不上內部垂直供應鏈。“汽車公司都自己造發(fā)動機,火箭公司發(fā)動機找別人買?” 一位投資人說。
按照宇石空間聯(lián)合創(chuàng)始人朱新文測算,目前全國產(chǎn)供應鏈造一發(fā)可回收不銹鋼火箭的成本最低能到 1.2 億元。作為對比,獵鷹 9 的單發(fā)制造成本約為 2.5 億元。但獵鷹 9 回收已經(jīng)成熟,并且單次運載重量多近一半,每公斤運載成本依然便宜上千美元。
SpaceX 已經(jīng)證明商業(yè)航天的模式可行,其他公司也更容易拿到投資。現(xiàn)在它的估值超過 1.7 萬億美元,它給資本市場講的故事已不再只是航天,還有 AI。AI 太空算力是馬斯克今年提出的最新商業(yè)夢想,但還面臨太空散熱、算力芯片防輻射等工程難題,非常遙遠。
國內的火箭公司給資本市場提供的是第一個階段的故事——造出便宜的復用火箭,降低發(fā)射成本,讓國內的衛(wèi)星公司以低成本發(fā)射更多衛(wèi)星到太空軌道,給地面設備提供收費的定位、通信服務,比如用幫遠洋捕撈的漁船更精準地定位到魚群。
“如果每公斤發(fā)射成本低到幾百塊錢,會有很多人愿意上去看看。我們這代人,有生之年會看到的。” 一位投資人說。他今年將滿 30 歲。
題圖來源:Don't Look Up
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