2023中國(guó)力量年度人物星際榮耀重復(fù)使用運(yùn)載火箭團(tuán)隊(duì)：商業(yè)航天的“追趕者”

2023中國(guó)力量年度人物星際榮耀重復(fù)使用運(yùn)載火箭團(tuán)隊(duì)：走出“至暗時(shí)刻”，追趕SpaceX

由鳳凰網(wǎng)和金種子馥合香聯(lián)合發(fā)起的“2023中國(guó)力量十大年度人物”活動(dòng)正在進(jìn)行，第十二期中國(guó)力量十大年度人物系列專題片正式上線。

2015年12月，SpaceX“獵鷹9號(hào)”火箭完成首次回收，迄今為止，其火箭助推器已經(jīng)成功進(jìn)行了18次重復(fù)發(fā)射?！矮C鷹九號(hào)”作為歷史上第一枚可多次重復(fù)使用一級(jí)推進(jìn)器的液體燃料運(yùn)載火箭，打破運(yùn)載火箭只能一次性使用的思維定勢(shì)，將運(yùn)載成本大大降低，在人類航天史上留下極為重要的歷史印記。

可重復(fù)使用運(yùn)載火箭的技術(shù)實(shí)現(xiàn)和商業(yè)收益均已被驗(yàn)證，那中國(guó)是否也有“獵鷹九號(hào)”？中國(guó)有自己的spaceX嗎？本期內(nèi)容就讓我們走進(jìn)星際榮耀重復(fù)使用運(yùn)載火箭團(tuán)隊(duì)，一起見證中國(guó)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭“雙曲線二號(hào)”的發(fā)射歷程。

至暗時(shí)刻，從失敗中找到成功

如果把中國(guó)商業(yè)航天比作一個(gè)大家庭，那么雙曲線一號(hào)遙一（SQX-1Y1）無疑承擔(dān)了“長(zhǎng)子”的責(zé)任與使命。2019年，星際榮耀“雙曲線一號(hào)”遙一小型固體運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，按飛行時(shí)序?qū)?/font>2顆衛(wèi)星及多個(gè)有效載荷精確送入預(yù)定300公里圓軌道。這次成功發(fā)射對(duì)中國(guó)商業(yè)航天市場(chǎng)意義重大，雙曲線一號(hào)遙一成為中國(guó)首枚發(fā)射入軌的民營(yíng)火箭，而星際榮耀也成為研發(fā)首枚入軌固體火箭的商業(yè)航天公司。

雙曲線一號(hào)遙一實(shí)現(xiàn)了中國(guó)商業(yè)航天從0到1的突破，并為星際榮耀描繪了波瀾壯闊的藍(lán)圖。然而正如“獵鷹9號(hào)”在成功前也經(jīng)歷過數(shù)次失敗，中國(guó)的商業(yè)航天之路也同樣充滿了挫敗和挑戰(zhàn)。

2021年2月21日，“雙曲線一號(hào)”遙二發(fā)射失敗，原因是一塊脫落的保溫泡沫落在柵格舵上后被再次吹落，導(dǎo)致控制系統(tǒng)失效并引起箭體姿態(tài)突變。

2021年8月3日，“雙曲線一號(hào)”遙五發(fā)射失敗，原因是整流罩未正常分離，導(dǎo)致未能將衛(wèi)星送到500公里SSO預(yù)定軌道。

2022年5月13日，“雙曲線一號(hào)”遙四發(fā)射失敗……

連續(xù)的發(fā)射失敗，讓星際榮耀迎來至暗時(shí)刻?；仡欉^往，雙曲線二號(hào)、三號(hào)總設(shè)計(jì)師、星際榮耀總經(jīng)理季海波說：“最初信心滿滿，公司把好多投資項(xiàng)目、子公司、發(fā)射臺(tái)等已經(jīng)規(guī)劃好了，就準(zhǔn)備大干一場(chǎng)，然而接連的失利，公司不得不調(diào)整戰(zhàn)略方向。”

正如季海波所說，接連的失敗給星際榮耀和每一個(gè)員工帶來了一系列連鎖反應(yīng)。雙曲線二號(hào)火箭是否要繼續(xù)往下走？究竟什么才是星際榮耀最重要的東西？是要技術(shù)突破還是商業(yè)閉環(huán)？公司內(nèi)部產(chǎn)生了很大分歧。按照原計(jì)劃，星際榮耀要發(fā)射三發(fā)雙曲線二號(hào)入軌火箭并裝配幾十臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。激烈討論后，星際榮耀決定停掉這枚已經(jīng)耗資1個(gè)多億的火箭，轉(zhuǎn)而將精力全部放到更為主流、載荷更大的雙曲線三號(hào)火箭上。

連續(xù)失利，除了給團(tuán)隊(duì)士氣產(chǎn)生不可抑制的影響外，也讓投資人的心理預(yù)期不斷下降。因此在公司經(jīng)營(yíng)上，星際榮耀大幅度縮減了固定資產(chǎn)投資和研發(fā)投資，并針對(duì)性地調(diào)整了團(tuán)隊(duì)組織架構(gòu)，分別成立固液兩個(gè)型號(hào)的火箭辦公室，從質(zhì)量、進(jìn)度、計(jì)劃、經(jīng)費(fèi)等方面進(jìn)行差異化統(tǒng)籌把關(guān)，杜絕失敗的根源問題重復(fù)出現(xiàn)。季海波坦然說道：“我們渴望成功，但也會(huì)正確面對(duì)失敗，從失敗中找到獲取成功的一些因素?！?/font>

自研突破實(shí)現(xiàn)火箭垂直回收

不論是雙曲線二號(hào)，還是雙曲線三號(hào)，想要造出一枚可實(shí)現(xiàn)垂直起降任務(wù)的火箭到底有多難？

火箭要實(shí)現(xiàn)垂直返回，作為火箭“心臟”的發(fā)動(dòng)機(jī)就必須具備多次啟動(dòng)和深度變推這兩個(gè)關(guān)鍵的基本能力，而這恰是以往火箭發(fā)動(dòng)機(jī)所不具備的技術(shù)，除此之外，液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)也僅僅是他們的一個(gè)預(yù)想。技術(shù)和設(shè)備上的空白，迫使星際榮耀不得不走上自研道路，終于焦點(diǎn)一號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)橫空出世。

焦點(diǎn)一號(hào)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)在立項(xiàng)之初就重點(diǎn)圍繞推力調(diào)節(jié)的功能來進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過幾年攻關(guān)，這款發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)突破推力調(diào)節(jié)技術(shù)，順利完成多次模擬飛行變推力試車，發(fā)動(dòng)機(jī)在50%至115%推力范圍內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定工作，累計(jì)完成約12000秒。此外焦點(diǎn)一號(hào)采用液氧甲烷作為燃料，大大降低了燃料成本和回收火箭維護(hù)檢修成本。

焦點(diǎn)一號(hào)試車現(xiàn)場(chǎng)

重復(fù)使用火箭除了需要有一個(gè)強(qiáng)大的“心臟”，還需要有極強(qiáng)的“方向感”，帶領(lǐng)火箭子級(jí)順利“回家”。為此星際榮耀設(shè)計(jì)了一套精密的制導(dǎo)控制算法，并通過大量仿真實(shí)驗(yàn)不斷調(diào)整火箭的返回路線，力求為每一枚子級(jí)找到最優(yōu)、路途最短的“回家路線”。在這套算法的助力下，火箭飛行路線變短、飛行狀態(tài)更穩(wěn)、消耗燃料更少，且在整個(gè)飛行過程中還可以利用柵格舵進(jìn)行姿態(tài)控制。

柵格舵試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

星級(jí)榮耀不僅自研掌握了發(fā)動(dòng)機(jī)、制導(dǎo)控制技術(shù)，還實(shí)現(xiàn)了著陸裝置技術(shù)的突破。為了適應(yīng)雙曲線重復(fù)使用火箭的產(chǎn)品性能，星際榮耀研發(fā)了輕量化與可靠性兼?zhèn)涞闹懷b置，不但可以耐受發(fā)動(dòng)機(jī)噴射的高溫，還可以為火箭著落起到良好的穩(wěn)固和緩沖作用。

底部著陸裝置

至此星級(jí)榮耀已將全流程關(guān)鍵技術(shù)都實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立自研，其艱難和挫折無法想象，而如季海波所說：“對(duì)于創(chuàng)業(yè)公司來說，關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手上是很有必要的。雖然在研發(fā)過程中也遇到各種各樣的難題，但是有一些技術(shù)，我們要去突破；有一些坎兒，我們要去闖。”

商業(yè)航天的“追趕者”

4月7日，“雙曲線一號(hào)”遙六發(fā)射成功，歷經(jīng)三次連續(xù)失利之后“雙曲線一號(hào)”終于成功復(fù)飛。

11月2日，“雙曲線二號(hào)”發(fā)射成功，試驗(yàn)飛行高度178.42米，飛行時(shí)間50.82秒。首飛完成后，試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在二十天內(nèi)完成了火箭的重復(fù)使用維護(hù)檢測(cè)工作，再次轉(zhuǎn)場(chǎng)酒泉執(zhí)行重復(fù)使用飛行任務(wù)。

12月10日，“雙曲線二號(hào)”再次發(fā)射成功，試驗(yàn)飛行高度343.12米，飛行時(shí)間63.15秒，橫向位移50米，著陸位置精度約0.295米，火箭著陸平穩(wěn)精確。

“雙曲線二號(hào)”驗(yàn)證火箭連續(xù)兩次垂直起降飛行任務(wù)取得成功，驗(yàn)證了全尺寸液氧甲烷火箭一子級(jí)的快速重復(fù)使用能力、低空返回和著陸技術(shù)可靠性，為正在開展的中大型可重復(fù)使用運(yùn)載火箭“雙曲線三號(hào)”的研制工作提供了關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，意味著中國(guó)商業(yè)航天在液體運(yùn)載火箭的可重復(fù)使用技術(shù)能力上取得了重要突破。

而即將到來的“雙曲線三號(hào)”也已初見雛形。作為中大型液氧甲烷可重復(fù)使用運(yùn)載火箭的“雙曲線三號(hào)”，全長(zhǎng)69.6米，箭體直徑4.2米，無助推型低地球軌道（LEO）航跡回收運(yùn)力為8.5噸，一次性使用運(yùn)力為12.9噸，是目前已知國(guó)內(nèi)規(guī)劃的直徑最大、運(yùn)載能力最強(qiáng)、每公斤載荷發(fā)射價(jià)格最低的可重復(fù)使用液體運(yùn)載火箭，將是未來參與商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)發(fā)射任務(wù)的主力型號(hào)?！半p曲線三號(hào)”計(jì)劃于2025年首飛并實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。

時(shí)間的力量，總是在鐫刻失敗時(shí)，顯得尤其強(qiáng)大。而作為成功者的注腳時(shí)，又顯得過分蒼白。在可重復(fù)使用液體火箭的研發(fā)和試驗(yàn)階段，星際榮耀再一次領(lǐng)跑，沒有人比他們更懂成功與領(lǐng)先的喜悅。而蟄伏三年，在失敗中屢屢找尋方向，也沒有人更比他們懂失敗與求索的漫長(zhǎng)。

馬斯克的星艦已經(jīng)起航，移民火星、移民地外星球似乎不再是遙不可及的傳說，SpaceX用行動(dòng)為商業(yè)航天投注了無限廣闊的未來與想象空間。而經(jīng)歷連續(xù)成功與失敗的星際榮耀又將在這股浪潮中扮演怎樣的角色？季海波從容說道，“在國(guó)際市場(chǎng)上，星際榮耀還是一個(gè)‘追趕者’”。作為中國(guó)商業(yè)航天的有生力量，星際榮耀如一顆種子一般，正按照獨(dú)屬于自己的生長(zhǎng)節(jié)奏和拔節(jié)速度，逐步攀升。

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