角逐万米高空 商业航天底气何来? |寻新记㉒

角逐万米高空 商业航天底气何来? |寻新记㉒
2024年07月04日 16:36 封面新闻

封面新闻记者 边雪

向“新”聚力,万米高空之上,一场由商业航天拉开的追逐赛,正在上演。

商业航天是指利用商业模式运营的航天活动,旨在通过商业市场的方式开展航天技术和服务的研发、制造、发射和应用,是中国企业有机会在全球占据重要一席的重要硬科技赛道之一。

商业航天赛道开启的元年,是十年之前。2014年,国务院及多个部委相继出台支持商业航天产业发展的政策,并明确鼓励民营企业发展商业航天。

十年之后,我国已进入“十四五”时期后期,而伴随“航天强国”进入到建设落地阶段。近日,封面新闻记者走访了浙江嘉兴、海南文昌等地,寻找“乘势升空”的商业航天,是如何形成日渐完备的产业链,并愈加频繁与普通人产生交织的答案。

商业发射场在建提速

作为新质生产力商业航空的一环,航天发射场地位重要。

6月30日,海南商业航天发射场正式宣布,已具备执行发射能力,这意味着历经短短两年时间,该发射场已经能够承接火箭发射业务并实现商业化运营,今年下半年,该发射场将迎来首次火箭发射。

6月30日,海南商业航天发射场二号发射工位进行火箭“起竖”模拟演练。(图源:新华社)

实际上,早在2021年,国家发展改革委、商务部发布的《关于支持海南自由贸易港建设放宽市场准入若干特别措施的意见》中,以海南作为全国放宽市场准入试点的“先手棋”,推出22条特别措施,其中就包括了优化海南商业航天领域市场准入环境。

目前,中国已建成四大航天发射场:酒泉、太原、西昌和文昌发射场,而位于文昌的海南商业航天发射场也具有独特的优势,首先就是地理位置。“海南位于低纬度地区,靠近赤道,这使得火箭发射时能够利用地球自转的线速度,从而节省燃料并提高运载能力。我国其他主要发射场如酒泉、太原和西昌等都位于较高纬度地区,无法享受到低纬度带来的自然优势。”海南国际商业航天发射中心相关负责人告诉封面新闻记者,海南属于热带海洋性气候,全年温暖湿润,不存在极寒天气,为火箭发射提供了较为稳定的气象条件,减少因天气原因导致发射延迟或取消,确保发射任务按计划顺利进行。

此外,安全性也是,由于海南国际商业航天发射中心周围主要是海洋,火箭的各级落区均可安全落在海中,无需担心对地面人口和设施的潜在威胁。这与其他内陆发射场相比,大大减少了火箭发射对地面安全的要求和风险。

以国内外提供高效、低成本的发射服务为目标,海南国际商业航天发射中心在国际商业发射市场中的定位是一个具有国际竞争力的、市场化运营的航天发射场,来满足日益增长的商业航天发射需求。未来以期实现常态化发射、构建完整的商业航天产业链、推动培育火箭链、卫星链、数据链产业集群发展。

目前,中科宇航、蓝箭航天、天兵科技等许多国内头部商业航天企业,都已经或计划落地文昌国际航天城,并且开始排队。封面新闻记者从发射场获悉,未来将继续建设多个新的发射工位,并有望帮助其他国家发射火箭、卫星及其他航天器,带动世界商业航天产业发展。

商业火箭如何驶向“快车道”?

6月24日上午,全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会在京召开,走过十年历程的民商航天,在这片战略性新兴产业的阵地上,实现了诸多关键核心技术的研发突破。

其中,民营企业蓝箭航天作为主要完成单位,公司动力研发部、动力制造基地总经理刘磊作为主要完成人的“复杂多变工况离心泵关键技术及工程应用”项目,获得国家科学技术进步二等奖。

值得注意的是,这也是国内民商火箭公司首度在国家最高级别的科技奖励中崭露头角。

发展商业航天,载具火箭是首先要过的一关,其中研制环节,则显得尤为关键。

蓝箭航天工厂内部。(封面新闻记者 边雪 浙江嘉兴拍摄)

“蓝箭航天参与主导的高压低温离心泵设计与测试技术的攻关,创建了涡轮泵低温弱可压流动预测和高抗空化复合叶轮设计方法,发明了涡轮泵低泄漏可调控动密封系统和高精度装配技术,开创了冷试和模拟飞行状态热试的液氧甲烷涡轮泵试验测试体系。”蓝箭航天动力研发部、动力制造基地总经理刘磊告诉封面新闻记者,蓝箭航天开发的80吨/10吨级液氧甲烷涡轮泵,作为唯一高速旋转核心动力部件,装载在蓝箭航天独立自研的天鹊系列液氧甲烷发动机上,支撑朱雀二号火箭于2023年7月和12月连续两次成功发射。“这也是全球首款,且目前唯一连续实现入轨的液氧甲烷火箭,填补了国内相关技术领域的空白。”

如果说运输能力决定了追逐“星辰大海”的半径敢为,那火箭的成本可控,箭体能否可重复使用,是其高频次发射的基本要求,主流火箭公司们也将从固体赛道,逐渐转向可重复使用的液体火箭赛道。

朱雀二号液氧甲烷运载火箭的涡轮泵采用双低温离心泵和同轴高温涡轮的结构,结构复杂且运行环境恶劣,存在内部流动机理不清晰、流体激振难以控制、重复使用可靠性差以及装配测试体系不完善等难题,开发难度巨大。

针对此,相关研发团队围绕液氧甲烷发动机跨尺度精密制造、涡轮泵高参数流体动力设计和结构优化等关键技术开展了大量研究工作,突破了涡轮泵多相流动、流体动力设计、双低温同轴泵设计、高压比超音速涡轮设计、涡轮泵转子动力设计以及涡轮泵装配测试的技术瓶颈,率先开发出适用于80吨和10吨液氧甲烷发动机的双低温同轴涡轮泵。

蓝箭航天公司动力研发部、动力制造基地总经理刘磊表示,必须要不断深化产学研合作,促进科技成果的快速转化与应用,以此汇聚成推动科技创新的强大合力。“蓝箭航天将继续重视和加强原创性攻关,依靠技术成果推动产业发展。”

打造航天全产业生态链

虽为航天产业链的下游,卫星应用服务也得到了迅猛发展,特别是在卫星通信、导航与位置服务以及卫星遥感技术应用领域。

2023年,我国成功发射近百颗商业投资的遥感卫星,比2022年增长超过15%。遥感卫星及应用产业规模超过2700亿元,卫星导航与位置服务产业总体产值达5362亿元,卫星通信产业规模超过800亿元。

实时智能是大势所趋,相关技术同样也应用于对星辰大海的追逐。中国科学院院士、中国工程院院士李德仁曾直言:“把人工智能做到天上去!未来,除了玩微信,我们还能玩卫星。”

6月6日13时00分,我国在酒泉卫星发射中心使用谷神星一号商业运载火箭,成功将TEE-01B星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。(图源:新华社)

封面新闻记者注意到,随着卫星技术和其他领域的融合创新,商业航天产业链应用场景也在不断扩大和延伸,与之相关的投融资环境日益活跃。据《2023中国商业航天产业投资报告》,2023年我国商业航天行业发生的投融资事件超过80起,融资总额突破200亿元。这不仅表明资本市场对商业航天的高度重视,也反映了中国商业航天未来发展的巨大潜力。

四川眉山,拥有10颗卫星组网形成天府星座,是西南地区商业遥感卫星数量最多的城市,居全国第四位。

“星辰大海”的追逐赛中,如何不断创新?

“相比于传统模式,如今的模式让商业航天对传统航天带来许多挑战:创新制造模式、精简队伍;引入大规模生产模式,利用工业级器件,大幅降低卫星成本;从单件产品的研制转变为工业化、规模化生产等等。”在中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员王建宇看来,面对技术、质量、成本、市场等多方面挑战,商业航天需要依靠理念和技术的创新,更需要人才的加入。

从上游的卫星和火箭制造到中游的发射服务,再到下游的卫星应用和运营服务,中国商业航天产业链正在形成,并通过政策扶持、技术创新及市场机制的多角度驱动,加速构建具有国际竞争力的商业航天全产业生态链。

航天工业的强弱,是衡量一个国家经济、科技水平和国防实力的重要标志之一。未来,随着更多政策的落地和技术的突破,中国商业航天有望在全球市场中占据更加重要的地位。

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