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酷玩实验室作品

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今年,马斯克在疯狂发射火箭。

12月上旬一枚SpaceX星舰刚刚爆炸,马斯克就马不停歇地为美国侦察局成功发射了一颗全新的间谍卫星

距离2020年只剩一周的时间,这已经是马斯克在今年的第26次火箭发射

这一成绩让SpaceX星舰的运载火箭——猎鹰9号,成为2020年世界上发射次数最多的火箭。

这还没完,按照马斯克的野心,2021年计划发射48次,这几乎是2020年的近两倍。


马斯克为什么会这么“急不可待”的发射火箭呢?

除了火星移民,这与其另一项商业计划不无关系。

从去年开始,包括中国在内的世界各地,每到夜晚,都有人能观测到一幕奇观——几十颗“星星”,排成一队,快速掠过天空,无知者甚至以为是UFO光顾地球,建造了银河系铁轨。


这个奇怪的现象,其实是马斯克的星链计划(Starlink)。


目前,伴随着大量SpaceX火箭的发射,已经有1584颗卫星部署在地球上空550千米处的近地轨道。


预计到2021年,星链的服务范围将扩大到几乎覆盖全球,届时地球上空的将形成一个由12000颗卫星组成的巨型卫星星链。

大家如果以为这些卫星是民用的,那就错了。其更重要的目的,在于军事。

星链所带来的一张全球覆盖、高速,短延时的大带宽通讯网,能够精确控制无人机、迅速拦截导弹、对全球所有角落24小时不间断监视.......

现代战争,外行看武器性能数量,内行看情报指挥通讯后勤。

一条近地信息高速公路,能让美军的军事垄断地位更加恐怖甚至会威胁我国好不容易积累起来的5G通讯技术优势。


我国意识到这件事的严峻性,是在2015年。

这一年,SpaceX首次发射成功,国务院正式印发的《中国制造2025》之中,将航空航天装备列为十大重点发展领域之一。

在此之前,中国商业航空有个重大阻碍——航天相关所有技术都牢牢垄断在央企中,且因为航天与军事密不可分,很难允许资本参与。

因为缺乏市场竞争,导致卫星发射成本居高不下。要想把规模做起来,成本就得降下去。这就需要民间力量的加入。

正是从那时开始,军民融合正式上升为国家战略。

随着政策放开,国内微小卫星组网开始进入市场化阶段,并且增速喜人。

预计到2025年前,我国将发射约3100颗商业卫星,每年国内卫星发射市场需求超过100亿元。

总之,2015年这一年,民营商业航天企业入场了。

马斯克的热血,不断点燃全球商业航天市场。眼看美国星链计划一步步实现,我们不禁要问:“中国版SpaceX”在哪里?



01
天才的生意


说起中国商业火箭的发展史,就绕不过去一个人,那就是胡振宇

2014年1月,一家名为翎客航天的公司成立,这是中国最早完成工商注册的民营航天公司

公司创始人是21岁的华南理工大学生胡振宇。2013年,他和同伴一起在内蒙古科左后旗的空地上发射了一枚代号为“YT-4”的火箭,瞬间爆红网络。


紧接着,这位90后频繁接受媒体的邀约,登上了中央一台的《中国青年说》、湖南卫视《天天向上》、浙江卫视《中国梦想秀》等节目。

在《一席》演讲中他说:“我们做出了国内目前最牛逼的业余液体火箭发动机,中科院的某个研究所花了300万,用了4年时间做了一台20公斤推力的发动机。但是我们两个人(另一人是高邮某技工)只花了10万不到就做出了一台有200公斤推力的火箭。”

后来他还声称自己愿景是——发展洲际载人交通,从香港到加州,11150公里,通过载人火箭40分钟内到达;探索星际载人移民,通过飞船与火箭,让人类的文明可以在宇宙其它角落繁衍生息。


靠着这些事迹,翎客航天顶着“中国第一家民营航天公司”的光环,创立半年就估值轻松过亿。


在不断的曝光中,胡振宇的名气越滚越大,并被赋予一连串令人炫目的头衔:《财富》杂志2014 年“中国40位40岁以下的商界精英”、“中国第一家民营航天公司CEO”、“中国版的马斯克”、“航天体制挑战的勇敢者”等等。



但高光时刻没有持续太久。

2015年,胡振宇在科创航天局期间的好友罗澍,接受媒体采访时揭露,那枚“YT-4”火箭从未达到探空火箭的标准,只是大学生们的业余爱好。而这种技术在上世纪30年代就出现了,后来在我国部分农村地区都得到了普及。


甚至早在1958年北航师生造出来的火箭,就已经远远超过了胡振宇火箭的飞行高度。


据现场很多人的观感,其效果距离真正的火箭相差甚远,甚至远弱于泰国农民的竹筒火箭。


之后《南方人物周刊》的报道中还曝出,胡振宇不仅爱火箭,更爱自制“炸药”。


初三时,他因调配炸药不当,手被烧伤。高中后,他又组建了一个实验室来做炸药,差点把学校炸了。

在家中,母亲又从他的床底下搜出了5公斤炸药,一怒之下把儿子送进了公安局。

当时校长坚持要开除胡振宇,公安局却表示“这孩子流入社会危害更大”,又将他送回了学校。

在电视节目中,胡振宇还现场演示了他花三年时间“驯服”的炸药。

这个炸药叫TATP,名字大家可能很陌生,但要提到一件事你就知道了——它就是举世震惊的伦敦地铁爆炸案的元凶。

TATP属于极易燃易爆的烈性炸药,稍有不慎就会爆炸,而胡振宇则大摇大摆地随处带着它。


在火箭的研发过程中,他也被曝出存在许多极为严重的安全隐患。

2013年,胡振宇需要快递一枚火箭的发射架与燃料,根据他自己的描述,是在“车辆呼啸而过”的马路上,“逆行着”把50多斤的火箭用手推车送到了物流站。

不仅如此,他自己声称“开阔空旷”的发射场地,后来被曝出实际上是农民的牧场,3公里外就有牧民居住,假如火箭一小心击中人和车辆,后果不堪设想。

有媒体记者曾亲历过胡振宇团队的一次发射失败,看到“火箭升空10多米后,拐了个大弯,冒着黑烟钻进了玉米地”,路过的汽车司机都被吓了一大跳,牧民更是惶恐地表示,看到一个冒着黑烟的东西,呼呼地掉进牧场里了。

据好友罗澍称,翎客航天的工作人员们还经常一边抽烟一边工作,完全无视散落在地面上一点即爆的火箭燃料。


后来科创航天局也公开发表声明,称此前胡振宇曾被科创航天局开除,原因是多次不遵守纪律。


这些报道犹如一盆盆冷水泼向了胡振宇,瞬时让“火箭少年”的人设崩塌了。

中国第一代“马斯克”,以这样哭笑不得的方式收场。



02
一只朱雀


几乎在胡振宇名声骤跌的同一年,另一个人也扬言要做火箭。

他叫张昌武,从履历上看,他与火箭完全扯不上半点关系比胡振宇还要“不靠谱”。

张昌武毕业于清华大学,但专业不是航天,不是工程,而是金融。毕业后,他先后在汇丰银行运营部、西班牙桑坦德银行亚太区战略部工作。

2014年底,那一年天猫双十一再创新高,互联网的泡沫越吹越高,高估值层出不穷。

张昌武也加入了创业大军,但他不是去做互联网,而是去造火箭。



一个外行怎么造火箭?

所有人都不看好他,投资人听到他的想法就回复一句话:“想都不要想,不可能。”  


但张昌武不但不死心,反而还开始组建团队,他认为自己不懂,就找懂的人来做。


他先是找到了他的岳父,王建蒙。

王建蒙曾是我国北斗导航系统第一代、第二代工程、月球探测一期工程的总设计师,参加过多种型号火箭、卫星发射任务。

在王建蒙的引荐下,他又请来了另一位宇航工程师吴树范,这位老者是国家“千人计划专家”,曾在欧洲航天局工作近15年。

2015年8月,他又成功说服了在航天体制内参加过探月工程、神舟六号等重大项的张龙,两人在茶馆聊了30分钟,一拍即合,张龙甚至连薪资都没谈,第二天就来上班了。

4个人分工明确,王建蒙、吴树范和张龙负责技术,张昌武负责融资和运营。


造火箭得先造发动机,其地位就像心脏之于血管系统,约占运载火箭总成本的30%。没有发动机的火箭,就好像有芯片的电子产品。

但是,发动机核心技术掌握在国家科研院所手里,虽然国家鼓励转为民用,如此重要的核心技术,转让的可能性几乎为零。

民营商业航天公司刚起步的5年间,资本的投入力度,远远达不到在共享单车、大数据等风口中砸的钱,可能没有共享单车总融资额的1/10。


在资本压力下,张昌武的策略是,如果没时间造,就先买,同步开始研发。

于是,张昌武的团队投入7000万元,经过一年不分昼夜的研发,最终研发出了一枚固体火箭——“朱雀一号”。

2018年10月27日,下午4点0分0秒,“朱雀一号”于酒泉卫星发射中心飞向太空,伴随着巨大的轰鸣,火箭成功实现了一二级火箭分离,升空380秒。


可惜的是,三级工作约37秒后,火箭自旋时失去稳定性,推进剂提前耗尽,未能实现圆满的发射结果。

但即便失败,这380秒已经创造了历史。


这次发射成为了中国历史上首次由国内民营航天公司尝试的运载火箭发射,而发射方是一家仅成立3年的民营火箭公司。


如何造火箭,制造出来后运到国家的发射中心完成发射,之前没有民营企业做到过,蓝箭替整个行业把产业链打通了,它是国内民营火箭企业第一次走通设计、控制、测量及发射场支持的全流程。


5年前创业时,张昌武常常被问的一个问题是,这事儿国家让你们干吗?

如今随着”朱雀一号”的升空,这个问题被清清楚楚地解答了。



03
马斯克点赞


《下一站火星——马斯克、贝佐斯和太空争夺战》的作者克里斯蒂安·达文波特在他的书中形容,人类的火箭发展史,是一段“花式爆炸史”。


有在发射台上炸的,有刚离开发射台就爆炸的,有偏离航向然后爆炸的,也有像泄了气的气球一样旋转然后撞地爆炸的。


SpaceX在2006年进行第一款火箭猎鹰1号首次发射时,仅仅飞行41秒钟就变成了一团火球。2007和2008年,猎鹰1号的两次试飞也相继失败。


中国的商业航天自然也不例外。


蓝箭发射失败之后,又有一家航空公司向火箭发射发起了挑战。


它叫零壹空间,成立于2015年,创始人舒畅毕业于北航,曾于中国航天科技集团就职。


2014年,看到SpaceX的发射成功的他,心中燃起了火箭之梦,但包括航天专家、北航校友在内的许多人都反对他,他们说:中国和美国国情不一样,民营造火箭在中国行不通。

但舒畅却不顾劝阻,他认为美国人能做,中国人也能做,从历史来看,往往中国人干起来以后,干的比他们还好。


创立之初,和其他公司不同,零壹空间专注于低成本的固体小火箭,其主营业务是为商用微小卫星等小型航天器提供发射服务。

小步快跑,快速迭代的发展路线,一度让它另辟蹊径,走得异常顺利。

2017年12月,其自研固体发动机试车成功,成为国内首家掌握固体火箭发动机核心技术的民营企业。

2018年5月,首枚民营自研商用亚轨道火箭OS-X0成功发射,这是国内首枚由民营企业自主研制的商业亚轨道火箭。

此后零壹空间顺利完成多次固体火箭发动机点火试验,掌握了10余款固体火箭发动机。


但是,其上提到的所有技术,还是针对的只是亚轨道火箭。

所谓亚轨道火箭,是指能够飞行在亚轨道空间执行特定任务的一种火箭,一般在距离地球 30 至 200 千米的高空飞行,这一高度处于现有商用飞机的最高飞行高度和卫星在轨飞行的最低轨道高度之间。

由于飞行速度没能达每秒7.9千米的第一宇宙速度,这类火箭不能入轨,不能将卫星送入近地轨道。 

对商业火箭公司来说,入轨,才意味着可以承接国内外卫星发射订单,自我造血,才能拿到商业发射市场的入场券。


直到2019年3月27日,名为“重庆·两江之星”的OS-M运载火箭在中国酒泉卫星发射中心点火,这是零壹空间第一枚轨道级火箭。

可惜的是,火箭升空几十秒后出现异常,火箭姿态失稳,在天空中留下一道痕迹后消失在人们视线之外。

这次发射,又以失败告终。

这一次,行业内部开始出现了质疑声。


就在这时,又一家商业火箭公司,星际荣耀,接下了接力棒。

星际荣耀的总裁叫彭小波,被称为“唯一纯技术背景出身的民营航天公司创始人”,来自中国运载火箭技术研究院(航天一院),从事航天飞行器技术研发长达25年,参加数次国家航天最高级工程。

2018年,他接受中信科信委派,担任星际荣耀总经理,后被任命为公司总裁。

在这位技术狂人的带领下,星际荣耀进步飞快。

2018年,中国共有4枚商业火箭成功升空进入亚轨道飞行,其中有两枚便是星际荣耀的:双曲线一号S火箭和双曲线一号Z火箭分别于同年4月和9月成功发射。

其中Z火箭成功将3颗立方星送入预定轨道,是我国完成“一箭多星”的首个民营航天企业。

2019年7月25日,中国甘肃酒泉卫星发射中心,随着一阵震耳欲聋的轰鸣声,一团耀眼的烈焰托举着“双曲线一号遥一”长安欧尚号运载火箭腾空而起。

这一次,这枚火箭没有中途坠落或偏向。


这既是星际荣耀在商业航天舞台上的首秀,也是国内第一枚真正意义上的民营火箭,堪称中国航天史上里程碑式事件。

星际荣耀也因此成为世界第三个具备运载火箭研制及发射能力的民营公司。

马斯克听到这一消息后,几乎是秒回并点赞称:“Whoa cool!”


在现场目睹火箭发射全程的行业人士感叹:这次发射不光是在救星际荣耀自己,也是在救行业,如果星际荣耀都开始失败,那很多投资人将会迅速撤离。


幸运的是,由于中国航天人前赴后继的坚持,终于种下了火种。中国民营航天商业逻辑形成闭环,商业化大幕从此拉开 ,中国火箭加速的时代来了。



04
心脏骤停


就在国产民营航天进入加速时刻,蓝箭航天仿佛慢了下来。其自主研发的的下一代火箭“朱雀二号”迟迟不见动静。

按照早期的设想,蓝箭前5年可以先利用市场上已有的发动机做,2020年之后再启动火箭发动机的研发。

但在2017年,发动机供应商突然宣布,不再对外提供发动机,这让朱雀火箭失去了最重要的“心脏”部位。

张昌武意识到,发动机的研发不仅要提速,而且在下一代“朱雀二号”火箭上,就要使用自己的发动机。


发动机按照燃料不同,分为固体和液体发动机,液体发动机也分很多种,比如液氧煤油、液压液氢、液氧甲烷.....

张昌武经过深思熟虑,选择了最性价比最高的液氧甲烷发动机

但液氧甲烷发动机也有缺点,比如研发难度更高、周期更长。


当时在全球范围内,只有SpaceX、Blue Origin(亚马逊旗下商业火箭公司)两家商业航天企业掌握液氧甲烷发动机的技术。从立项到出厂,SpaceX在该项目上花了6年时间,总投入6700万美元;Blue Origin从2011年开始研制,2019年完成全攻略测试。

两家公司一个背靠NASA,一个背靠世界首富贝索斯,对于蓝箭这样的初创公司来说,资金储备不如这人家的零头,能不能支撑到火箭发射那一天?

为此蓝箭不被业界所看好,虽没直说,但潜台词是:有现成的你可以抄,干嘛还要干自己的发动机。

但他始终认为,SpaceX值得学习,但模仿没有前途。



谁也没想到的是,之后蓝箭仅用3年的时间,便完成了其天鹊发动机的初步研发。

2018年9月17日,位于湖州山坳的试车台,伴随着轰隆隆的爆炸声,一道15米长的蓝色火焰从发动机尾部喷出,成功点火20秒。

天鹊发动机初步研发成功,进入试车环节。

这次点火试验是国内首个民营大推力液氧甲烷推力室试车,并且创造了历史:从审批、土建、到试车台建设并投入使用,整个流程只用了5个月时间。


一个合格的液体发动机,要在试车台上经过50-100次的试车次数,才能确保火箭最终成功飞行。

但民营试车台,跟电视上看到的国家级试车台相比,更像一个草台班子。

试车台在湖州一个山坳里,各种大石头随处可见。刚来的时候,这里没有电、没有路、没有网,路都是羊肠小道,试车台在的地方还是荒草丛生的乱石堆。

路是刚开出来的土石路,车走在上面像摇摇车;手机只有2G信号;试车台的设备只有上面搭了层遮阳瓦,四周连墙也没有;现场控制台在一个集装箱改建的简易房里,十几个年轻人顶着酷暑在看电脑记录数据。

尽管外观看起来简陋,但这已经是国内领先的液态热试车台,总投资1.5亿元。


据科研人员介绍,试车过程中最惊心动魄的环节发生在刚开始燃烧的两三秒之内。

燃烧室内部温度瞬间达到3200℃,壁外流过的甲烷则只有-161℃。

在这两三秒内,如果燃烧效率低,火箭推力不够则无法起飞;如果混合不充分,局部可能被烧穿,火箭发射失败。

张昌武说,在-161℃的冰与3200℃的火形成的夹缝中,实现甲烷的充分燃烧,是我们在设计层面需要突破的关键技术之一。

为此,蓝箭航天团队无数次推倒重来、无数次参数重组,在山沟里顶风冒雨,几乎日夜不歇,每位工程师皮肤都晒得黝黑,3个月左右的时间完成了短喷管推力室的方案设计,又用3个月左右的时间完成了生产制造。

事实证明,有了自己的试车台,不仅节约了经费,而且省下了排队租用试车台的时间,极大提高了发动机研发效率。


2019年5月17日,国内首台80吨液氧甲烷发动机——蓝箭“天鹊”(TQ-12)20秒试车试车圆满成功。

这让“天鹊”成为继美国SpaceX的猛禽发动机、蓝色起源的BE-4发动机之后,世界第三台完成全系统试车考核的大推力液氧甲烷火箭发动机。


2020年5月13日,“天鹊”80吨液氧甲烷发动机顺利完成第三次摇摆试车点火试验,点火时长200秒。

这标志着“天鹊”80吨液氧甲烷发动机,成为全球首台通过泵后摆发动机技术验证的大推力液氧甲烷发动机。

2020年7月14日,“天鹊”10吨级液氧甲烷发动机完成了单次时长达3000秒的热试车考核,达到了国内民营泵压式低温液体火箭发动机单次试车时间最高纪录。


虽然受到疫情的影响,但“朱雀二号”的发射工作仍在有条不紊地推进,预计在2020年底至2021年初发射升空。

这不仅会是我们国家现役运载能力最强的火箭,也将是世界第三款、国内第一款具有完全自主知识产权的液氧甲烷运载火箭。同样的研发进程,SpaceX用了10年才完成。

目前,蓝箭已经收到了一些来自国外的订单。比如在2019年4月,蓝箭航天同时与英国Open Cosmos 和意大利D-Orbit 公司签订合同,签约项目涉及立方星发射、在轨交付等。


中国民营航天技术,已经能在全球市场开疆扩土。


结尾
爆发前夜


2011年7月21日,随着“亚特兰蒂斯”号航天飞机成功完成最后一次飞行任务,美国航天进入了“至暗时刻”。

因为下一代航天器遥遥无期,美国几乎丧失了本土载人航天能力,甚至只能靠俄罗斯飞船来运送宇航员。

为了改变现状,NASA开启了商业航天计划,自己成为甲方,购买飞船的载人服务,飞船的归属权属于研发企业,最终在技术和资金双双扶持之下,诞生了像SpaceX这样的公司。

后来的事情我们都知道了,SpaceX火箭迭代的速度一代比一代快,研发出的可回收火箭成本一代比一代低。

今年5月31日,随着SpaceX的载人龙飞船发射成功,4名航天员再次登上太空空间站,美国“太空班车”重新启航。

可以看到,民营公司在美国航天中扮演了重要角色。


随着我国民营火箭的放开,国内也迎来了如零壹、星际、蓝箭等一批商业航天企业为代表的的蓬勃发展浪潮。

2019年,我国作为全球火箭发射次数最多的国家,全年共发射火箭34次,而且可以明显看到,国家队的火箭技术更新提速了。

随着国内商业航空公司的诞生,这些民营企业正在对国家队起到“鲇鱼效应”,甚至是倒逼体制内进步,这对我国的航天事业来说无疑是好消息。

虽然仍然难以撼动国家队的绝对优势,但为国家提供辅助技术,降低发射成本,这在很多方面已经卓有成效了。


最后,对于我们这些非航天从业者来说,我们要知道,人类正处在航天时代的大潮中。

在不远的未来,随着诸多国家的太空空间站的启动建设,会有大量新的商业场景会被开发出来,太空旅游、太空医疗、太空移民、太空采矿、甚至是激动人心的星际大航海时代,都离我们并不遥远。

只有更多的人开始具有航天情怀,民众更加重视航天,资本加注航天,如美国亚马逊的贝索斯、马斯克等富豪,不计成本、穿越周期地投身于这一领域,才会形成一个国家航天的良性循环。


我们可以没有社区卖菜,但错过大航海时代的中国,这一次,不能没有星辰大海。


酷玩实验室整理编辑

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参考文献

《5年,真能等到中国的Space X吗?|观潮》,新浪科技

《国家队与民企齐发力 中国可回收火箭何时到来?》,中国新闻网
《中国民营火箭公司,为什么成为不了SpaceX?》,凤凰网科技


加油,中国航天的星星之火们


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