編者按：全球起飛推力最大固體運(yùn)載火箭、世界首型全固體捆綁運(yùn)載火箭、我國(guó)首個(gè)海上成功發(fā)射的捆綁構(gòu)型運(yùn)載火箭……

1月11日，“引力一號(hào)”遙一商業(yè)運(yùn)載火箭在山東海陽發(fā)射成功，將搭載的3顆云遙一號(hào)氣象衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，并創(chuàng)造了多項(xiàng)記錄。

而“引力一號(hào)”的發(fā)射，其實(shí)只是近年來國(guó)內(nèi)商業(yè)火箭發(fā)展的里程碑之一。隨著市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，中國(guó)商業(yè)火箭的發(fā)展也邁向了新征程。

在“引力一號(hào)”發(fā)射前，東方空間聯(lián)合創(chuàng)始人、聯(lián)席CEO姚頌接受了媒體對(duì)話，針對(duì)“引力一號(hào)”的技術(shù)特點(diǎn)、未來商業(yè)火箭的發(fā)展前景等問題進(jìn)行了一一解答。

問：相比較去年星河動(dòng)力的火箭發(fā)射，這次東方空間的發(fā)射主要聚焦、攻堅(jiān)了哪些難題？

姚頌：這是我們公司的首次發(fā)射，相較于去年星河動(dòng)力發(fā)射的谷神星一號(hào)，我們要解決的最大的一個(gè)難題——我們的火箭是目前中國(guó)海上發(fā)射最大的一枚。

根據(jù)可以查到的數(shù)據(jù)，“谷神星一號(hào)”的起飛質(zhì)量應(yīng)該在20噸左右，而我們這次發(fā)射的火箭起飛質(zhì)量在400噸左右，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的起飛推力完全不同，谷神星一號(hào)的起飛推力在30-40噸之間，而我們則在600噸上下。

“引力一號(hào)”全身照 圖源：云上天境

因此，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)我們這次的發(fā)射船和之前所有的發(fā)射船相比，長(zhǎng)得都不太一樣。為了進(jìn)行這次發(fā)射，當(dāng)?shù)卣氐赝督艘粭l全新的航天發(fā)射船——東方航天港號(hào)。它的標(biāo)準(zhǔn)排水量是22000噸，和其他發(fā)射的船的主要區(qū)別在于：

第一，原來的小型火箭底下是導(dǎo)流錐，火焰噴下來順著導(dǎo)流錐向四處散開，而東方航天港號(hào)是設(shè)計(jì)了導(dǎo)流槽，火焰向下面噴射，底部會(huì)續(xù)上海水，兩側(cè)分別有兩個(gè)斜切的開口，可以將煙霧、水蒸氣等噴射出來，只有這樣才能對(duì)這么大的火箭進(jìn)行降噪，減輕發(fā)射對(duì)船體造成的灼傷。

第二，東方航天港號(hào)配備了一個(gè)叫DP2的動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)，可以相對(duì)精確地定位在一個(gè)點(diǎn)上，并且具備一定的抗風(fēng)浪的自主功能，相對(duì)來說，發(fā)射船就會(huì)更加平穩(wěn)。

“引力一號(hào)”發(fā)射照片 圖源：云上天境

火箭技術(shù)上的難題在于，我們這次發(fā)射的火箭相對(duì)于歷史上所有的固體火箭，還有一個(gè)非常難的點(diǎn)在結(jié)構(gòu)層面，這是全中國(guó)目前為止第一款捆綁式的商業(yè)級(jí)火箭。放眼全球范圍，在所有的商業(yè)航天企業(yè)中，這是繼馬斯克的重型“獵鷹”之后第二款捆綁式的火箭，還是固體捆綁式的火箭。

其實(shí)捆綁式火箭大家并不陌生，咱們國(guó)家的“長(zhǎng)五”“長(zhǎng)七”都是，但是在商業(yè)火箭中還是比較少見的。因?yàn)槔壗Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度本身就非常高，火箭的助推器與主火箭連接點(diǎn)大概也就是一個(gè)直徑20-25厘米圓形的區(qū)域，而我們的單一設(shè)計(jì)指標(biāo)就要求這個(gè)區(qū)域能承受200噸的推力。其次，它還得足夠簡(jiǎn)單，因?yàn)樗軌虬l(fā)一個(gè)命令迅速分開，并且形成一個(gè)幾米每秒的相對(duì)分離速度，所以就要求既要牢固又要簡(jiǎn)單，這本身在機(jī)械機(jī)構(gòu)上就很困難。第三，火箭發(fā)射這么大的一個(gè)力壓在一個(gè)表面上會(huì)發(fā)生焊接作用，即分子和分子之間相互滲透，很容易分不開，因此還得用到一些特殊的材料涂層。

此外，我們這次發(fā)射的火箭是中國(guó)首個(gè)固體捆綁固體的火箭，還有一個(gè)問題在于固體點(diǎn)火之后，整體內(nèi)部會(huì)有高壓，導(dǎo)致整個(gè)火箭和助推器都會(huì)拉長(zhǎng)，而這和液體火箭是有一定區(qū)別的，拉長(zhǎng)之后可能在幾個(gè)厘米這樣的級(jí)別，因此我們所有的連接必須是柔性的而不能是剛性的。

所以相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括氣動(dòng)設(shè)計(jì)的難度要求都高了不少，這一點(diǎn)我覺得是未來很多火箭企業(yè)可能想去攻克的一個(gè)技術(shù)難題，我們前后也是花了兩年多的時(shí)間才把這個(gè)難題攻克掉。

問：相較于馬斯克的SpaceX，我們這次火箭的噸位發(fā)射成本如何，是降低了還是提高了？

姚頌：國(guó)內(nèi)現(xiàn)在的平均發(fā)射成本肯定還是比馬斯克的發(fā)射成本高的，有數(shù)倍之多，比如一些小的火箭還有一些其他公司的火箭，平均發(fā)射成本在國(guó)內(nèi)可能是超過10萬元人民幣每公斤，折算一下就是超過了15000美元一公斤。

我們這次的發(fā)射成本，比原來國(guó)內(nèi)商業(yè)發(fā)射的平均成本下降了一半多，但具體數(shù)字涉及商業(yè)機(jī)密，我不能透露。

可以這么說，相較于馬斯克，我們目前仍然有差距。之前在武漢的一次航天峰會(huì)上，一位來自國(guó)際某宇航機(jī)構(gòu)的專家給出的數(shù)據(jù)是，馬斯克現(xiàn)在回收火箭的發(fā)射成本是1700美元一公斤，相當(dāng)于1.2萬-1.3萬人民幣左右。我們目前的成本較10萬元可能下降的非常顯著，但和他比還是貴了不少，可能得有一倍，所以還是有繼續(xù)前進(jìn)的空間，進(jìn)一步把成本降下來。

目前我們有三條路徑在走。

第一個(gè)路徑是把火箭做的足夠大，這樣成本才能夠足夠攤薄。馬斯克之所以能做的那么便宜，就是因?yàn)椤矮C鷹9”有22.8噸的運(yùn)載能力，回收型也有超過18噸的運(yùn)載能力。而我們的火箭運(yùn)載能力是6.5噸，之前很多的商業(yè)火箭的運(yùn)載能力還在200-300公斤或者1-1.5噸左右。

“獵鷹9”發(fā)射圖，圖源：NASA

這其中包括很多開工成本、供應(yīng)商供貨成本、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本，沒有辦法通過噸位的形式去攤薄，所以它的成本很高。大家都在發(fā)新聞?wù)f要做更大的火箭，是因?yàn)橹挥懈蟮幕鸺庞锌赡馨鸦A(chǔ)的發(fā)射成本降下來。

第二個(gè)路徑，火箭里面的很多原材料，包括核心的元器件都非常昂貴。比如芯片，原來我們可能用的都是宇航級(jí)的芯片，一顆芯片能換一輛寶馬車。包括很多的合金材料也都比較貴，還有一些加工工藝，所以我們現(xiàn)在盡可能用工業(yè)級(jí)的方式、工業(yè)級(jí)的器件去做代替。這次在我們首飛的火箭上就會(huì)放上公司自研的基于工業(yè)級(jí)器件的高性能箭載計(jì)算機(jī)，作為備份計(jì)算機(jī)，而主計(jì)算機(jī)還是一個(gè)高度可靠的機(jī)械構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。

第三條路徑就是大家耳熟能詳?shù)目苫厥辗绞?，但大家也要注意一點(diǎn)，即便是馬斯克，它的發(fā)射全都是海上回收；因?yàn)槿绻鸺l(fā)射還要倒著飛回原地，由于飛出去還得回來，那發(fā)射能力直接砍一半。收入變成了原來的40%，成本則變成原來的一倍，這么一算，單價(jià)其實(shí)是更貴的。所以，馬斯克的海上回收一定是火箭先發(fā)射出去，自由落體之后在它的航落區(qū)用船接到，然后才能實(shí)現(xiàn)回收。因此我們也必須得在海邊發(fā)射，才有可能實(shí)現(xiàn)航落區(qū)的回收。

我們也已經(jīng)開始積累可回收的各項(xiàng)技術(shù)，包括變推力的發(fā)動(dòng)機(jī)、優(yōu)化算法、高性能的箭載計(jì)算機(jī)，基于差分定位的精確定位系統(tǒng)等等，所以，我們預(yù)計(jì)可能會(huì)在一年左右的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行公司的首次回收測(cè)試，并且在兩年左右的時(shí)間實(shí)現(xiàn)可回收火箭，也就是引力二號(hào)火箭的首飛。引力二號(hào)之后加上首飛，我覺得我們是完全可以追上馬斯克當(dāng)前的發(fā)射成本的。