4月24日是第十个“中国航天日”。中国商业航天正迎来“技术突破”和“规模爆发”的双重拐点,太空经济从愿景正走向现实。
商业航天,一般指以市场化方式提供航天产品和服务的产业,涵盖火箭发射、卫星应用、太空旅游等领域。
进入2025年,一批商业火箭、商业卫星将陆续升空,一度“高冷”的航天技术,如今正在借着商业力量走进千家万户、千行百业,不断拓宽应用场景。
商业航天爆发“奇点”来临
当前,全球商业航天产业正加速成长,成为大国竞逐新焦点。
中国是快速崛起的“新星”。2025年,我国有多款可回收火箭计划首飞;卫星方面,千帆星座等巨型星座持续发射升空,小卫星需求爆发式增长。中国商业航天市场规模今年将突破2.5万亿元。
2015年被业内称为“中国商业航天元年”,《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年)》出台,首次提出鼓励社会资本步入航天领域。
此后,蓝箭航天等民营商业航天企业相继成立,一批创业者涌入这一新兴领域。长光卫星研发的“吉林一号”组星成功发射,开创了我国商业卫星应用先河。
2024年,中国商业航天迎来爆发“奇点”。其首次作为“新增长引擎”写入当年的政府工作报告,北京、上海等地相继出台专项支持政策和行动计划,加码布局商业航天产业。
在北京城南的亦庄,聚集了160多家空天企业,商业火箭整箭研制企业数量占全国75%;而城北的海淀区,有众多商业卫星制造、测运控和运营企业。这一南一北两块区域,汇聚了200多家重点企业,核心研发单位占全国一半以上。
政策就像催化剂,激活了商业力量走向“星辰大海”的链式反应。2024年,朱雀三号在酒泉卫星发射中心完成10公里级垂直起降返回飞行试验;“云遥气象星座”卫星相继发射升空,计划于2026年底前全部完成组网……
截至目前,中国商业航天企业数量迅猛增至500余家,在轨卫星数量不断攀升。
赛迪研究院不久前发布的《“十五五”商业航天发展思路与路径》报告认为,中国商业航天全产业链实现快速发展,并有望在“十五五”末或“十六五”时期迎来成熟期。
丰富的应用场景也推动了商业航天提速向新发展。赛迪研究院商业航天首席研究员杨少鲜表示,开启太空新基建时代,“航天+”等新业态正在萌芽,太空旅游、商业探月有望在5至10年内实现政策突破、迈向试验验证或商业运营初期。
普通人与太空亲密接触,或许已经不远了。
商业火箭可回收时代开启
1990年4月,中国首次发射国外卫星,进入国际商业卫星发射市场,当时的运载火箭主要是“国家队”长征家族。30多年后,中国商业火箭迎来市场的“黄金时代”。
“快响应”和“低成本”的商业火箭,正是当下中小卫星发射的“生力军”。
3月21日19时许,甘肃酒泉卫星发射中心,星河动力研制的谷神星一号运载火箭发射升空,将云遥气象星座的6颗卫星送入太阳同步轨道。
除了谷神星一号,东方空间的引力一号运载火箭去年1月也在山东海阳近海海域成功发射,刷新了当时全球固体火箭运力纪录。作为全球首型全固体捆绑式中型运载火箭,引力一号可支持百公斤级卫星“一箭30星”发射。
如果说固体火箭是商业航天领域“轻骑兵”,液体可回收火箭就是撑起太空经济的“航空母舰”。它凭借大推力优势突破载荷上限,以回收复用降低成本,是开启航天工业规模化时代核心引擎。
据蓝箭航天团队测算,火箭发动机通过回收设计,可将单次发射成本从“亿元级”压减至“千万元级”,较传统一次性火箭降低70%,使低轨卫星“一箭百星”组网、深空探测器“批量发射”成为经济可行的商业方案。
由于需要在地面回收,这种火箭的技术挑战更大,堪称航天工程的“精准芭蕾”——通过发动机二次点火、高精度姿态控制等技术,让几十米高的箭体如“太空直升机”般平稳落地。
“火箭需在重返大气层时承受2000℃高温烧蚀,依靠发动机二次点火实现‘逆推减速’,并通过高精度的导航控制完成垂直软着陆。”安徽九州云箭航天技术有限公司董事长季凤来说,能否实现可回收的关键是火箭发动机,必须要突破发动机的深度推力调节技术及发动机多次启动技术。目前,这家公司的“龙云”发动机研发已攻克了多次启动、热防护材料、箭体姿态控制等核心技术。
中国商业火箭企业正以新型液体火箭发动机为突破口,推动我国成为全球少数掌握全流程回收技术的国家。
“液体火箭可回收技术的逐步突破,堪称商业航天领域的工业革命,是对传统一次性火箭发射模式的颠覆。”在深蓝航天CEO霍亮看来,这项技术的核心意义在于将火箭从“消耗品”转化为“耐用工具”,为万星组网、深空探测任务提供低成本“太空物流干线”。
发射场实现0的突破
如果将商业火箭比作“飞机”,商业卫星比作“乘客”,商业航天发射场就是供“乘客”登机、“飞机”起飞的“机场”。当“乘客”和“飞机”越来越多,打造“专属机场”势在必行。
2024年底,海南商业航天发射场首次任务圆满成功具有里程碑意义。中国科学院院士、中国航天科技集团专家范瑞祥评价说:“它实现了我国商业航天发射场从无到有的突破,补齐了商业航天链条缺口,为大规模低轨星座组网任务等提供了强力发射保障。”
海南国际商业航天发射有限公司董事长杨天梁介绍,在文昌建设发射工位,地理优势得天独厚。同时,相比酒泉、西昌、太原和文昌航天发射场,海南商业航天发射场是首个企建民用的航天发射场,其任务组织和管理运作采用灵活高效的商业化机制,可以更好地聚集社会创新力量。
这个“破局”者,正在将科技创新的引领性和市场机制的灵活性有效结合,满足商业航天发射需求。
海南国际商业航天发射有限公司工程设备部部长葛立新介绍,执行发射场首发任务的二号工位创新采用了“通用型”接口设计,发射前后端设备不固定,可以“模块”更替、“对口”更换,长征十二号运载火箭等19个型号的火箭都能使用。对于不同推进剂种类、起飞重量、直径长度的火箭,这一工位也都能适应。
在系统管理方面,发射场也进行着迭代更新。中国航天科技集团一院总体设计部负责建设海南商业航天发射场的“智慧大脑”。该院总体设计部专家徐文晓介绍,这一系统主要包括通信系统、气象系统等5大系统以及26个分系统,让发射流程高效智能。
航天那些事
月球“挖土”小能手
4月24日是第十个“中国航天日”。近日,记者走进哈尔滨工业大学,这里诞生了众多航天领域“国之重器”。哈工大航天馆内,一件件展品诉说着哈工大人探索宇宙的智慧与勇气。
“这个软袋看起来其貌不扬,却是从月球‘挖土’的小能手。”哈工大航天学院飞行器设计与工程专业2022级本科生贺子翔是一名学生讲解员,向参观者介绍月球“挖土”的过程。
与地球不同,月球环境具有低重力、大温差、强辐射等特点,表面还存在很多尖锐的岩石。这个名为“取芯钻具”的装置长约2.5米,是从月球“挖土”的关键装置,包括取芯钻头、取芯钻杆和取芯软袋三部分,曾在2020年、2024年完成嫦娥五号、嫦娥六号两次月壤采样任务,将月球土壤安全带回地球。
这一装置是由中国工程院院士、哈工大机电工程学院教授邓宗全团队,与哈工大化工与化学学院高分子化工团队参与研究设计。最外层是可以旋转钻进的钻杆,紧靠钻杆内部的是取芯管,中间藏着取芯软袋。取芯软带是用高分子纤维编织而成,耐高温、易翻折、质地柔软、强度极高,能承受4000牛顿以上的拉力,大约相当于提起400千克的重物。
在一段模拟月球“挖土”视频中,随着钻头向月球表面以下钻进,取芯软袋缓缓下降。当取芯软袋一点点内翻,珍贵的月壤样品便被包裹在取芯软袋之中,恰似制作一根“月球香肠”。
“聪明”的航天材料
在深空极端环境下,特种材料如何保持性能、防止颜色脱落?第十个“中国航天日”之际,记者实地探访哈尔滨工业大学航天馆,在一面特殊的五星红旗上找到答案。
在哈工大航天馆探火展区,“天问一号”探测器模型吸引不少参观者围观。2021年5月,“天问一号”探测器在火星的乌托邦平原成功着陆,我国成为第二个登陆火星的国家。
在“天问一号”的一张深空“自拍”照上,探测器侧面的一面五星红旗格外耀眼。这面国旗上使用了一款“聪明”的航天涂层材料,不仅可以抵挡强烈的辐射,还能经受住极端高温和低温的挑战。这种涂层材料的“作者”是哈尔滨工业大学化工与化学学院教授吴晓宏团队。这面国旗是为此次任务专门设计与研制,尺寸约为39厘米×26厘米,稍小于一张A3纸,重量仅为144克。吴晓宏介绍,作为涂层材料,它集抗辐照、低挥发和耐高低温交变等性能于一体。历经辐照、高低温交变、低温存储等多轮次“考核”,它才得以应用在探测器上。
与此同时,这面国旗的展开方式也很特别,其设计灵感源自中国古代卷轴画,由哈工大研究团队突破多项技术瓶颈,创新应用智能材料实现可控动态展开,向世界展现一抹亮眼的“中国红”。这项技术具有可靠性高、结构简单、重量轻等优点,如今已经成功用于卫星柔性太阳电池阵的可控展开,大幅降低商业航天器的成本。
“太空越野车”的移动密码
“嫦娥”奔月、“祝融”探火、“羲和”探日……我国航天事业飞速发展,一步一个脚印探索神秘太空,将远古神话变成生动现实。4月24日,哈尔滨工业大学航天馆里的“玉兔二号”月球车、“祝融号”火星车等一系列航天器模型吸引众多关注。
“当汽车在为路面上的颠簸而发愁时,这些‘太空越野车’早已实现了在外太空复杂路况下的平稳行走。”哈工大航天学院2023级本科生贾雯倩是航天馆一名学生讲解员,“在外太空工作,远不像在地球上这样简单,每一厘米的行程都如同探险。”贾雯倩说,月球表面覆盖着一层很厚的松软月壤,就像沙漠一样,一般的月球车很容易打滑下陷。而火星表面则岩石众多,又暗藏流动性很强的细沙,一旦陷入其中便很难解脱。
如此崎岖的表面,星球车怎样才能平稳运行?“这就要归功于一个灵活的关节——星球车的悬架系统。”贾雯倩说,悬架装置如同缓冲器,将车身与车轮连接起来,又可以自由调节车轮和车身,从而缓冲凹凸不平的星球表面给车身造成的冲击。
为提升“玉兔二号”在月球上的行驶能力,哈工大机电工程学院科研团队参与设计出“六轮摇臂悬架”,也就是用两个摇臂将六个轮子连接起来,当两个摇臂搭接在一起,关节处可以转动,让六个轮子能够适应各种地形,即使不在一个平面也能同时着地。
(本版文图据新华社)