持续探索技术边界 深蓝航天:补齐可重复使用火箭关键拼图
本报记者 杨洁
花150万元购买一张太空旅行的船票,这并不是一个遥不可及的梦想。今年“双十一”期间,国内民营火箭公司深蓝航天董事长霍亮在“交个朋友”直播间推出两张2027年亚轨道旅行飞船船票,全款定价150万元,直播优惠50万元后,可以100万元的价格抢先预订。开播不到半小时,船票就宣告售罄。
太空旅行是商业航天新蓝海的一项重要内容,低成本、高可靠的可重复使用火箭技术,被认为是打开这一万亿市场大门的关键钥匙。霍亮日前在接受中国证券报记者专访时表示,面对卫星互联网等空间基础设施的建设需求,可重复使用火箭将成为必需品。
打开万亿市场的钥匙
可重复使用火箭把火箭相关工程和技术提升到全新的高度。
深蓝航天从2016年成立起便坚持液体可回收复用运载火箭的技术路线。今年9月末,深蓝航天在自建的额济纳旗航天港进行了星云一号火箭5公里级的高空垂直回收飞行试验。深蓝航天此次试验用的是可入轨火箭,难度更大。试验过程中,火箭在上升段、下降段表现完美,但在着陆阶段发生异常,导致试验任务未能圆满完成。
霍亮告诉记者,公司将在今年12月再次开展5公里级高空垂直回收飞行任务。在高空飞行试验任务完成的基础上,后续公司将择机进行百公里级的垂直回收飞行试验。“如果两级试验成功完成,标志着我们已完全掌握可入轨火箭回收技术,明年初将正式进行星云一号火箭的发射入轨并回收。”
2015年12月,马斯克旗下SpaceX成功发射和回收猎鹰9号火箭,这是人类第一次将火箭发射到太空之后成功回收。截至目前,猎鹰9号火箭成功发射并回收超过300次,单枚火箭最多复用突破20次。
火箭重复使用可以提高发射效率,同时摊薄成本。据了解,目前我国火箭发射成本相当于猎鹰9号的10倍左右。霍亮介绍:“猎鹰9号的发射报价约为每公斤8000元人民币,而我国为8万元至12万元,有很大下探空间。”
只有降低火箭发射成本,才能满足大型卫星星座计划高频次、大规模的发射组网需求,突破可重复使用的火箭技术成为关键。
今年10月,上海垣信卫星科技有限公司(简称“垣信卫星”)主导的千帆星座计划第二批卫星顺利入轨,目前在轨卫星总数增至36颗。千帆星座被认为是中国版“星链”。根据公开信息,千帆星座计划在2030年底完成超过1万颗低轨宽频多媒体卫星组网。另外,中国星网公司主导的GW星座,蓝箭科技旗下鸿擎科技主导的Honghu-3(鸿鹄-3)星座,均有上万颗的卫星发射组网计划。
卫星和火箭是商业航天产业链的两大核心环节。一位商业航天领域投资人向记者表示,对于整个产业而言,可重复使用火箭就像一把钥匙,只有实现火箭入轨和回收,商业航天市场才算真正打开。
发挥中国制造优势
突破可重复使用火箭技术的关键在于发动机。霍亮介绍,公司在成立之初就确定要自研火箭发动机。
“可重复使用火箭对动力系统提出了更高要求,除了要有稳定的推力,还要实现平滑调节。同时,动力系统涉及空中多次启动,以满足整个飞行任务需求。”霍亮表示。
在液氧煤油针栓发动机这条技术路线上,深蓝航天反复进行了无数次试验测试。“因为没有人做过,也没有可以参考的例子,只能依靠大量的测试,分析大量的试验数据,一次次改进设计。2019年我们建立了自己的发动机试验台,经过多次改造,现在能够满足我们全部的发动机测试需求。”霍亮介绍。
近日,深蓝航天宣布,其自主研发的雷霆-RS130吨级液氧煤油发动机燃气发生器,首次试车取得圆满成功。该发动机是为其下一代大型运载火箭星云二号量身打造。
值得一提的是,深蓝航天自研的发动机均由3D打印制造。借助于3D打印技术,公司可以有效降低成本,缩短制造周期,提高生产效率。深蓝航天常务副总裁赵亚告诉记者,3D打印可以理解为用金属粉末堆叠成产品,各种复杂的部件都可以通过3D打印进行生产。制造上述百吨级发动机,深蓝航天用到了世界上最大幅面的3D打印机。
火箭产业链长,涉及的供应商多。在火箭制造过程中,霍亮深深感受到中国制造深厚的基础。“在强大的工业制造基础上,加上回收技术,我们将进一步降低火箭发射成本,为国内卫星互联网快速组网提供支撑。”
追求成功须承受失败
对于深蓝航天星云一号火箭5公里级高空垂直回收飞行试验,霍亮告诉记者,从技术的角度来说,这是一次成功的试验,几乎所有的关键技术通过这次试验得到验证。最后阶段暴露出的问题,反映出系统设计冗余度或者细节方面的考虑还有不足之处,这是后续工作中需要加强的地方。
据了解,与一次性火箭不同,可重复使用火箭在控制系统架构上需要重新设计,同时发动机数量增加,会带来可靠性降低,需要通过冗余设计以提升可靠性。
追求更大的成功,必须面对和承受失败。霍亮回忆称,最难受的时候甚至想过是否要坚持走自研发动机这条路。“凭着一股信念,再试一下,再来一遍。幸运的是,遭遇困境时,往往出现了新的希望。”
深蓝航天额济纳旗航天港,地处茫茫戈壁。在霍亮的设想中,额济纳旗航天港不只是一个测试场,未来将承担更多火箭常态化垂直起降飞行任务。当火箭的可靠性逐步提高到载人标准时,这里将可以开展载人亚轨道太空旅游项目。届时,太空旅行将成为普通人触手可及的梦想。
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