火箭研制的內(nèi)在規(guī)律：動(dòng)力先行、厚積薄發(fā)

SpaceX取得現(xiàn)在的成就不是偶然的。尊重客觀規(guī)律、持之以恒地向動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)傾斜是它的成功秘訣之一。

火箭作為一種高復(fù)雜性、高可靠性、高精密性的系統(tǒng)集成產(chǎn)品，其研制過程是復(fù)雜的系統(tǒng)工程。影響火箭研制周期的主要因素包括動(dòng)力系統(tǒng)的研制、全箭的總裝和測(cè)試，以及配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等。如果涉及新技術(shù)和新工藝，則更需要長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證和反復(fù)優(yōu)化。這是火箭研制的基本規(guī)律?；鸺兄谱罾щy的部分從來都不是理論設(shè)計(jì)，而是工程實(shí)現(xiàn)。所以，不管是什么類型的火箭，如果從發(fā)動(dòng)機(jī)開始自主研制的話，周期都是很長(zhǎng)的，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)通常就是影響火箭研制周期的關(guān)鍵。

相比固體發(fā)動(dòng)機(jī)，液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)無論是結(jié)構(gòu)還是工藝更為復(fù)雜。一款新型的液體發(fā)動(dòng)機(jī)從開始立項(xiàng)到投產(chǎn)使用，期間需要反復(fù)經(jīng)歷“設(shè)計(jì)-制造-總裝-試車-設(shè)計(jì)優(yōu)化-制造-總裝-試車-設(shè)計(jì)優(yōu)化……”的循環(huán)。設(shè)計(jì)的優(yōu)化需要底層數(shù)據(jù)，底層數(shù)據(jù)只能通過地面試車或者飛行試驗(yàn)來獲取，而設(shè)計(jì)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)往往又需要新工藝的配合，新工藝的摸索又需要時(shí)間來驗(yàn)證。

在單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和穩(wěn)定性通過充分驗(yàn)證后，火箭企業(yè)還需要通過子級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)試車來驗(yàn)證多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)之間的協(xié)調(diào)性和一致性，以及增壓輸送系統(tǒng)的合理性和可靠性。由于火箭動(dòng)力系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)等其他系統(tǒng)是深度耦合、相互影響的關(guān)系，在動(dòng)力系統(tǒng)得到驗(yàn)證后，還需要通過多種測(cè)試，進(jìn)一步驗(yàn)證動(dòng)力系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間的匹配性，包括一系列的接口管理、震動(dòng)管理和受力分析等，過程中則需要通過設(shè)計(jì)或工藝上的優(yōu)化和調(diào)整，不斷對(duì)火箭進(jìn)行調(diào)試，這也是一個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的過程，進(jìn)一步拉長(zhǎng)了火箭的研制周期。

從行業(yè)規(guī)律來看，一款液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)從立項(xiàng)研制到達(dá)到成熟狀態(tài)，需要近10年的時(shí)間。以SpaceX的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)從開始研制到首次飛行驗(yàn)證（用于獵鷹一）耗時(shí)6年，從開始研制到應(yīng)用于成熟型號(hào)（獵鷹九）耗時(shí)10年。梅林發(fā)動(dòng)機(jī)在首飛驗(yàn)證后又用了近10年時(shí)間反復(fù)迭代更新，才達(dá)到目前的成熟穩(wěn)定狀態(tài)。

下面是全球范圍內(nèi)已進(jìn)行過軌道發(fā)射（按首飛時(shí)間排列，含失敗）的商業(yè)火箭。可見動(dòng)力系統(tǒng)研制方式對(duì)研制周期的重大影響。自研液體發(fā)動(dòng)機(jī)到成熟普遍需要10年左右的時(shí)間。

· 獵鷹一號(hào)（SpaceX）：煤油，發(fā)動(dòng)機(jī)自研，研制周期約6年（2002-2008）

· 獵鷹九號(hào)（SpaceX）：煤油，沿用獵鷹一號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)，研制周期約5年（2005-2010）

· 電子號(hào)（Rocket Lab）：煤油，發(fā)動(dòng)機(jī)自研，研制周期約7年（2012-2018）

· 朱雀一號(hào)（藍(lán)箭航天）：固體，發(fā)動(dòng)機(jī)外采，研制周期約1年（2017-2018）

· 雙曲線一號(hào)（星際榮耀）：固體，發(fā)動(dòng)機(jī)外采，研制周期約2.5年（2017-2019）

· 谷神星一號(hào)（星河動(dòng)力）：固體，發(fā)動(dòng)機(jī)部分外包，研制周期約2.5年（2018-2020）

· 力箭一號(hào)（中科宇航）：固體，發(fā)動(dòng)機(jī)外采，研制周期約3年（2019-2022）

· 朱雀二號(hào)（藍(lán)箭航天）：甲烷，發(fā)動(dòng)機(jī)自研，研制周期約8年（2016-2023）

· 人族一號(hào)（Relativity Space）：甲烷，發(fā)動(dòng)機(jī)自研，研制周期約8年（2015-2023）

· 天龍二號(hào)（天兵科技）：煤油，發(fā)動(dòng)機(jī)外采，研制周期約2年（2021-2023）

· 星艦-超重（SpaceX）：甲烷，發(fā)動(dòng)機(jī)自研，研制周期約11年（2012-2023）

正是因?yàn)橐后w火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期漫長(zhǎng)、投入巨大，基于一型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)優(yōu)化和驗(yàn)證，不斷挖掘發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，同時(shí)提高可靠性，厚積薄發(fā)，也已成為航天發(fā)動(dòng)機(jī)的基本研制規(guī)律。

在SpaceX率先實(shí)現(xiàn)火箭復(fù)用并做出了大幅降低發(fā)射費(fèi)用的示范后，可回收火箭都成為了商業(yè)火箭公司的最終目標(biāo)。國(guó)內(nèi)頭部商業(yè)火箭公司也無一例外地選擇了液體火箭這條路線，但實(shí)現(xiàn)途徑略有不同，比如固液并進(jìn)、以固養(yǎng)液（星河動(dòng)力、星際榮耀、中科宇航），或?qū)Ｗ⒁喊l(fā)、穩(wěn)步推進(jìn)（藍(lán)箭），又或借力加速、跨越發(fā)展（天兵科技）。但歸根結(jié)底，都要尊重液體火箭研制的內(nèi)在規(guī)律。關(guān)鍵依然是火箭的核心配套系統(tǒng)（動(dòng)力系統(tǒng)）。事實(shí)上，可復(fù)用動(dòng)力系統(tǒng)需要更多的時(shí)間來達(dá)到所需的成熟度和可靠性。這也是SpaceX梅林和猛禽兩款發(fā)動(dòng)機(jī)給予我們的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

SpaceX 猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火測(cè)試

機(jī)遇和挑戰(zhàn)

中國(guó)商業(yè)航天經(jīng)過近十年發(fā)展，正在漸入佳境，但面臨的挑戰(zhàn)也巨大。到目前為止，商業(yè)火箭還沒有進(jìn)入主流的大中型商業(yè)衛(wèi)星市場(chǎng)，還沒有一家商業(yè)火箭公司實(shí)現(xiàn)盈利并真正開始商業(yè)運(yùn)營(yíng)，市場(chǎng)占有率微不足道。國(guó)內(nèi)商業(yè)火箭公司目前仍處于發(fā)展初期，商業(yè)航天整體市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)外大環(huán)境還有很大的不確定性，技術(shù)上也和SpaceX差距巨大。

我們要認(rèn)識(shí)到這個(gè)差距，但也應(yīng)該看到前面巨大的機(jī)遇。從歷史的角度看，商業(yè)航天可能是二十一世紀(jì)最大的風(fēng)口。而航天越來越成為中美兩國(guó)的游戲，我們已經(jīng)在商業(yè)航天領(lǐng)域做到了第二。此外，中國(guó)經(jīng)濟(jì)依然長(zhǎng)期看好、商業(yè)航天市場(chǎng)正在成型、中國(guó)政府產(chǎn)業(yè)政策（包括商業(yè)航天）具有延續(xù)性和長(zhǎng)期執(zhí)行能力、中國(guó)民營(yíng)企業(yè)蘊(yùn)含巨大潛能，我們沒有理由不樂觀。

未來，中國(guó)商業(yè)航天頭部公司中必定也會(huì)出現(xiàn)像SpaceX那樣的巨頭。誰會(huì)成為中國(guó)的SpaceX？那就要看企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人的遠(yuǎn)見、毅力和定力。只要遵循火箭產(chǎn)品的底層邏輯和火箭研制的內(nèi)在規(guī)律，堅(jiān)持不懈，就一定會(huì)取得成功。

這個(gè)歷史性的機(jī)遇不僅是留給創(chuàng)業(yè)者和企業(yè)的，也是留給資本和投資者的。未來十年，依然會(huì)是中國(guó)商業(yè)航天發(fā)展的黃金期。對(duì)資本來說也一樣，只要充分理解火箭研制的底層邏輯和內(nèi)在規(guī)律，就能洞察到企業(yè)的本質(zhì)和真正的能力，就能抓到機(jī)會(huì)。參照SpaceX對(duì)商業(yè)航天公司進(jìn)行估值也許也是個(gè)聰明的做法。中國(guó)商業(yè)航天的發(fā)展需要資本的支持，這也是資本在“后房地產(chǎn)時(shí)代”應(yīng)該做的正確事情。

人類進(jìn)入太空已經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，但最好的時(shí)代剛剛到來。再過十年，我們今天盤點(diǎn)的中國(guó)商業(yè)火箭先行者們還都會(huì)安好嗎？歷史的發(fā)展往往超過我們的想象力。也許，我們有機(jī)會(huì)見證奇跡的發(fā)生。

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