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[转载]行业观察|第七个国家航天日,民营火箭公司的星星之火开始燎原(2022.4.24)

已有 211 次阅读 2022-6-25 23:24 |系统分类:科研笔记|文章来源:转载

行业观察|第七个国家航天日,民营火箭公司的星星之火开始燎原


36氪

2022-04-24 11:21鲲鹏计划获奖作者,36氪官方帐号,优质财经领域创作者

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2022年4月24日,我国迎来了第七个中国航天日,这个为了纪念中国航天事业成就,发扬中国航天精神而设立的纪念日承载着国人的航天情怀。


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自从1970年4月24日我国首颗人造卫星“东方红一号”成功发射后,在此后的五十多年里我国进行了数百次航天发射,近2021年一年我国就完成55次航天发射,位居世界第一。而“长征”、“神舟”这些运载火箭、航天飞船的名字,即使是普通民众也能脱口而出,足以看到我国航天实力的强大。



长征五号运载火箭发射



而除了以航天科技集团和航天科工集团为代表队国家队,我国民营火箭公司也在近几年快速成长,并取得了“连续成功”、“一箭多星”等瞩目成绩。



那么现阶段我们中国的民营火箭企业实力究竟如何?又有哪些值得我们关注的企业和技术?



火箭公司的涌现



中国民营火箭市场爆发于2015年,此前绝大多数人认为航天领域、火箭发射等都属于国家行为。这种认知主要来自两方面,一是卫星、火箭甚至载人航天等行为对技术实力要求非常高,即使放眼全世界,能够完全自主掌握航天技术并取得相应成果的国家也屈指可数。



另一方面,航天行为尤其是火箭发射的成本是非常高的,一旦发射失败几亿元的资金可能就打了水漂,这种风险也不是一般的民营企业可以承受的。



但随着市场的发展,尤其是SpaceX证明了通过技术手段可以大幅降低火箭发射成本后,直接催生了更加多元的航天需求和商业模式。



这种航天技术和大众生活连接的趋势也使得我国开始推动商业航天事业的发展。2014年11月国务院60号文的发布,文中明确提出:“鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星,提供市场化、专业化服务。”自此政策、资本、市场等都对民营火箭公司进行支持,我国民营火箭公司也开始涌现。



蓝箭航天



蓝箭航天成立于2015年,是国内最早成立的民营航天企业之一,也是首个尝试入轨发射的公司。2018年10月,蓝箭航天在酒泉发射了朱雀一号小型固体运载火箭,但遗憾火箭在最后飞行阶段出现异常,没有将卫星送入预定轨道。



目前蓝箭航天主打产品是朱雀二号中型液氧甲烷运载火箭,可将重达6吨的载荷送入近地轨道。发动机方面,蓝箭航天拥有“天鹊TQ-11”10吨级液氧甲烷发动机和“天鹊TQ-12”80吨级液氧甲烷发动机,其中“天鹊TQ-11”发动机在去年完成了新一轮点火测试,单台试车时长突破万秒大关。



2020年09月,蓝箭航天完成了12亿元人民币C+轮融资,至此蓝箭航天累计融资金额近26亿元,在国内民营航天企业中排名首位。



星际荣耀



星际荣耀成立于2016年,同样是我国第一梯队的民营火箭企业。2019年7月25日星际荣耀的双曲线一号“遥一长安欧尚号”运载火箭在中国酒泉卫星发射中心成功发射,按飞行时序将多颗卫星及有效载荷精确送入预定300公里圆轨道。这是我国首玫成功发射并将有效载荷送入预定轨道的民营火箭。



发动机发面,星际荣耀主要有“焦点一号”和“焦点二号(在研)”液氧甲烷发动机,目前星际荣耀主攻方向是搭载“焦点一号”的可重复使用小型液氧甲烷运载火箭双曲线二号,这款火箭的低轨运载能力为1.9吨。2019年12月25日,星际荣耀焦点一号可重复使用液氧甲烷发动机500秒全系统长程试车成功。



2020年8月,星际荣耀完成了由北京金融街资本运营中心领投的近12亿元人民币的B轮融资,创下了当时国内商业航天领域单轮融资的最高纪录。



星河动力



星河动力成立于2018年,其火箭产品包括“谷神星”系列小型固体运载火箭,以及“智神星”系列中型重复使用液体运载火箭。2020年11月,星河动力成功发射谷神星一号小型固体运载火箭。



2021年12月7日,星河动力航天于酒泉卫星发射中心成功发射谷神星一号(遥二)·平安银行数字口袋号运载火箭,顺利将五颗商业卫星精确送入500km太阳同步轨道。本次发射实现了国内民营火箭的首次连续成功和首次一箭多星商业发射的突破。



星河动力谷神星一号(遥二)·平安银行数字口袋号运载火箭(来源:星河动力官网)



发动机方面,目前星河动力的主要在研产品是“苍穹”系列液氧煤油发动机,将适配于“智神星”系列火箭,从公开资料看,“智神星”一号火箭的低轨运载能力5吨,火箭计划于2023年首飞。2021年7月至12月,星河动力完成总额12.7亿元B及B+轮融资。



深蓝航天



深蓝航天成立于2017年,聚焦在液体回收复用运载火箭方向。深蓝航天总部位于江苏省南通市,是目前国内唯一一家完成百米级液体运载火箭回收试验的民营火箭公司。



2021年7月,深蓝航天完成了首次垂直起飞和垂直降落(VTVL)自由飞行,即被称之为“蚱蜢跳”的运载火箭垂直回收飞行试验。2021年10月13日,深蓝航天再次成功完成百米级VTVL垂直回收试验,并将按计划执行“星云-M”试验箭的公里级高空垂直起降回收飞行试验。



深蓝航天百米级火箭回收试验



发动机方面,深蓝航天又有5吨级液氧煤油发动机“雷霆-5”以及20吨级液氧煤油发动机“雷霆-20”,此前两次火箭垂直回收飞行试验均搭载了“雷霆-5”发动机,“雷霆-20”发动机也将按计划完成试车。2022年4月18日,深蓝航天宣布完成A+轮融资,由民银国际控股集团有限公司领投,本轮融资距上一轮融资仅过去了3个月。



九州云箭



九州云箭成立于2017年,产品同样聚焦在液体火箭发动机。其发动机主要有两款:LY-10“凌云”10吨级液氧甲烷发动机,以及LY-70“龙云”80吨级液氧甲烷发动机。2021年3月,九州云箭成功完成了LY-70“龙云”80吨级液氧甲烷发动机的半系统试车考核。



今年年初,九州云箭完成了新一轮逾亿元融资,投资方包括新投华瀛、普丰创投,老股东云和资本、中关村启航投资继续追加投资。据悉,融资资金将用于加速公司液氧甲烷重复使用动力技术验证和产品迭代、公司综合集成能力建设。



天兵科技



天兵科技成立于2015年,致力于自主研制下一代常温绿色液体推进剂及极简式宇航推进系统。天兵科技主要研发一种名为HCP的火箭燃料和相关发动机,通过天兵科技的专利等资料显示,这种燃料应该就是氧化亚氮基预混燃料。与此同时,天兵科技也研发了液氧煤油火箭发动机。



2021年,天兵科技30吨级推力HCP火箭发动机“天火3号”以及30吨级液氧煤油发动机“天火-11”号成功完成多次全系统热试车。



2022年2月天兵科技宣布完成B轮重大战略融资,本轮融资由中金资本领投,建银国际、中信建投投资、鸿富资产、通泰资本、东吴创投跟投,老股东张家港生态科技城、君度投资等追加投资。据悉该项资金将用于液氧煤油运载火箭首飞及后续批产备料。



东方空间



东方空间于2020年成立,自成立以来保持着高速发展。2021年初,东方空间完成引力-1号固体捆绑式中型运载火箭论证,并于2021年11月-12月通过分系统和总体方案转初样阶段评审,正式转入初样研制阶段。这是中国商业航天公司第一款在研的捆绑式火箭。



今年1月,东方空间宣布完成近3亿元人民币Pre-A轮融资,由和玉资本领投,云九资本、奇绩创坛、险峰长青、惠隆创投、鼎和高达、易合资本等跟投。截至目前,东方空间累计获得近7亿元人民币融资。此前,联想之星曾参与东方空间天使轮系列融资。



火箭派



火箭派成立于2020年12月,由北京达尔文细胞生物科技有限公司董事长程巍创立,联合创始人庄逢源是国际宇航科学院院士。火箭派研发中心位于北京,总装和制造基地位于浙江湖州。据火箭派介绍,公司是以发展“地月空间经济”为基础,以深空探索为未来导向的新型商业航天公司。



2021年3月,火箭派发布首型液体运载火箭“达尔文一号”相关技术指标:全箭长24.1米,直径2.25米,起飞质量42.52吨,起飞推力500kN。预计该火箭将一级采用5台10吨液氧甲烷发动机,二级采用首台10吨级的真空板液氧甲烷发动机。



融资方面,2021年12月,火箭派完成数千万元天使加轮融资,本轮融资由海南千亿基金领投。



技术成长



SpaceX已经证明,液体燃料火箭发动机是火箭可复用技术的关键,也是目前降低火箭发射成本的最有效途径。



文中列举的我国民营火箭公司无论目前拥有或成功发射的火箭是否为液体燃料火箭,各家都在积极研发液体燃料发动机。



从根本上说,由液体燃料发动机引起的火箭发射成本降低,是火箭公司承接大量商业航天订单乃至政府航天订单的基础。同时,这也会催生新的航天格局和空天资源分配,如果没有廉价的火箭、超低的运力成本,卫星通信网络、太空生物制药、太空育种等新的太空经济产业就无法部署。



但液体燃料火箭发动机研发技术难度大也是不争的事实,例如在燃料选择上,液氧煤油和液氧甲烷的技术路径就不尽相同,各有利弊。



液氧煤油发动机比冲只比液氧甲烷发动机略低,同时发动机性价比较高,研制技术也相对成熟。星河动力、深蓝航天等已经取得优异成绩的民营火箭公司都在研发液氧煤油发动机和相应火箭。



例如今年3月,星河动力的“苍穹”50吨级可重复使用液氧煤油发动机全系统试车取得成功,试车过程中,“苍穹”发动机按预定程序起动,点火、起动和转级正常,各组件工作正常,燃烧稳定,喷管出口火焰明亮,主要参数与调整计算值一致,按程序关机,试后产品完整。



深蓝航天的5吨级液氧煤油发动机“雷霆-5”更是支撑了“星云-M”试验火箭的多次“蚱蜢跳”飞行回收试验,试车试验更是不计其数。



相比之下液氧甲烷发动机则需要更多试验准备和工程验证。但液氧甲烷发动机燃烧不易产生结焦、甲烷制备简单、太空资源充沛等优势也使得包括SpaceX在内多家民营火箭公司青睐,SpaceX的猎鹰发动机甚至被称为“未来发动机”。



我国民营火箭公司中,蓝箭航天和星际荣耀是研发液氧甲烷发动机的主力。蓝箭航天的80吨级液氧甲烷火箭发动机“天鹊TQ-12”地面型发动机海平面推力达到了67吨,真空型的发动机真空推力则达到了80吨。这也使其成为了世界上第三款大推力的液氧甲烷发动机。



除了燃料选择,在发动机关键零部件和整体结构上,我国民营火箭公司也取得了相当大的技术突破。例如在发动机燃料喷注方面,针栓喷注技术已经被蓝箭航天、星河动力、深蓝航天等多家公司掌握。



这种喷注技术的的优势在于雾化性能好,燃烧效率高且燃烧稳定,能够实现大幅度的推力调节,可以节流到最大推力的5%~10%. 而且结构简单。但针栓喷注器的设计需要考虑到推进剂性质、混合比、燃烧室壁面冷却需要的流量及加工制造可行性,设计难度很大。



公开资料显示,蓝箭航天在2020年就完成了液氧甲烷针栓式喷注器的热车验证,星河动力的“苍穹”发动机,深蓝航天的“雷霆-5”也懂采用了针栓喷注技术。



而在材料、火箭控制、发动机3D打印等等技术领域,我国民银火箭公司也都拥有了很大进展,尤其是3D打印方面,其降低成本、降低火箭发动机结构复杂程度等优势已经开始被多家公司重视并应用。



诚然,我们的民营火箭公司从技术上相较于SpaceX还有一定的距离,但从宏观的角度看,我国无论是从政策上还是市场上都给予了民营火箭公司巨大的推动力。



我国已经于2020年4月将卫星互联网纳入“新基建”,并提出了多个低轨星座计划,有人预计未来7、8年,我国需要送入轨道的增量卫星将要超过1万颗。



而市场方面,目前我国火箭运力紧缺,“星多箭少”的情况已经出现了较长一段时间,加上我国商业卫星发展需求,未来需求会进一步扩大。而这对于民营火箭公司来说是大好的时代机遇。



无论民营火箭还是商业卫星,我国都在快速发展,资本、社会对民营航天的态度也从最开始的质疑、不理解,到现在的充满期待。我们的商业航天产业也必然在各方努力下进入新的阶段,甚至探索出一条属于我国的商业航天道路。




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