今天小編分享的科技經驗：我國為何要大力發展商業航天？先來看SpaceX的一組數據，歡迎閱讀。
火箭 " 排隊 " 等發射，你見過嗎？
4 月 2 日的《新聞聯播》，報道了我國首個商業航天發射場——海南國際商業航天發射中心的 " 搶手 " 程度。
發射場還在建設中，多家國内頭部商業航天企業就已經開始排隊等發射。
看到這則報道，不少人可能會好奇，航天不是 " 國家隊 " 的事嗎？什麼是商業航天？
今年，" 商業航天 " 首次寫入政府工作報告。我國為何要大力發展商業航天？商業航天駛向星辰大海，又将給我們的生活帶來哪些改變？
我國為何要大力發展商業航天？
讓我們先從一組數據說起。
2023 年，中國航天共實施 67 次發射任務，發射載荷質量達 155 噸，研制發射 221 個航天器。發射次數和發射載荷質量均位居世界第二。
△ 2023 年 6 月 7 日，力箭一号遙二運載火箭成功發射，采取 " 一箭 26 星 " 方式，将搭載的試驗衛星順利送入預定軌道。
再來看看第一的成績，2023 年，美國共發射火箭 116 次，重點是，其中 98 次都來自一家商業航天公司——美國太空探索技術公司（SpaceX）。
除去 2 次實驗性質的 " 星艦 " 發射，2023 年，SpaceX 旗下 " 獵鷹 9 号 " 和 " 重型獵鷹 " 可復用運載火箭共實施 96 次發射，全部成功，全球占比 43%。
2023 年，SpaceX 發射質量達 1195 噸，全球占比 80%；發射的衛星數量為 2514 顆（其中 " 星鏈 " 占 1948 顆），全球占比 87%。
驚人的數據，顯示着商業航天強大的能量。SpaceX 作為私營航天公司，成為美國航天的主力。
所謂 " 商業航天 "，是指以市場為主導、具有商業盈利模式的航天活動。" 市場 "" 商業 "" 盈利 " 是關鍵詞。
商業航天最開始出現于 21 世紀初的美國，當時面對航天發展停滞、發射費用高漲的局面，美國政府有意引導私營航天公司進入航天業，希望它們能帶來活力與創新。
經過多年發展，在眾多私營航天公司中，馬斯克于 2002 年創立的美國太空探索技術公司（SpaceX）脫穎而出，開創火箭可復用技術，不斷迭代突破技術極限，打開了航天業的天花板，也讓航天活動的成本跌穿地板。
根據 SpaceX 官網發布的信息，" 獵鷹 9 号 " 火箭單次發射成本約 3000 美元每千克，而在此之前，全球商業航天發射成本在 1 萬至 2 萬美元每千克。按照馬斯克的說法，未來 " 星艦 " 入役後，要最終實現一天 3 次發射，每千克發射成本低至 200 美元的目标。
如今，依托強大的發射能力和低廉的發射成本，SpaceX 正在加速打造自己的低軌衛星互聯網星座—— " 星鏈 "。
什麼是低軌衛星互聯網？打開地圖，我們會發現，城市只是一個個散點，大面積的都是野外，在野外都建上基站，維護成本過高，衛星則是更好的辦法。通過低軌衛星互聯網，能夠構建起一個天地互補、全球無縫覆蓋的網絡環境。
△示意圖
它一方面可以解決目前城市基站沒有覆蓋的人與人之間互聯互通的需求，比如飛機旅行、極限探險等場景。
更重要的是，它将瞄準下一代物聯網應用，要構建一個萬物互聯的更智能的世界。比如，在沙漠、海洋等條件惡劣的野外環境，如果網絡不再是問題，就可以讓工程設備和機器人巡檢代替人類的工作。
SpaceX 有 " 星鏈 "，中國也在打造自己的衛星互聯網星座。就像雖然已經有成熟的 GPS 定位系統，中國也要有自己的北鬥衛星導航系統，只有這樣，在關鍵時刻才不會受制于人。
首先要考慮的是頻軌資源。
聯合國下屬的國際電信聯盟（ITU）規定，衛星頻率及軌道按照申報順序獲得優先使用權，也就是先到先得。
根據 ITU 數據，地球低軌衛星總容量約 6 萬顆，目前各國申報數量已超 7 萬顆。而按照 SpaceX 的 " 星鏈計劃 "，要在 2027 年前将 4.2 萬顆衛星送入低軌。
頻軌資源有限，中國當然不會坐等他人 " 跑馬圈地 "。
2020 年，中國向 ITU 提交了星座頻譜申請，計劃發射約 1.3 萬顆低軌衛星，代号 GW。2021 年，中國衛星網絡集團有限公司成立。此外，根據公開資料，由上海市政府主導的 G60 星座也計劃發射超萬顆低軌衛星。
但提交申請并不意味着一勞永逸，按照 ITU 規定，如果沒有在規定時間内完成發射數量要求，則将被視為放棄軌道使用權。
所以，發射能力就至關重要。
目前，" 星鏈 " 衛星發射總量已經突破 6000 顆，在全球低軌衛星總量中占比超過 50％。僅 2023 年，SpaceX 就發射了 1948 顆 " 星鏈 " 衛星。
顯而易見，眼下，" 星網工程 " 和 G60 星座等大規模的建設推進，将釋放出巨大的衛星發射需求，而火箭發射能力，已經成為掣肘這些星座計劃能否如期實現的關鍵一環。
再從長遠來看，如果 SpaceX 重型全重復使用火箭 " 星艦 " 成功後全面投入市場，并實現班機化發射，可能出現這樣一個嚴峻的情況——全球大部分發射量都由這一家公司創造，而這 " 大部分 " 的總費用卻比剩餘 " 小部分 " 的費用更低。這樣的情況一旦出現，将為我國航天業發展帶來巨大挑戰。
為了補齊發射能力的短板，不論是航天國家隊還是商業航天，都在積極發力。大家都是中國航天的一分子，無論誰取得突破，都将助力中國航天駛向更廣闊的星辰大海。
△ 2024 年 1 月 11 日，我國自主研制的全球最大固體運載火箭引力一号成功首飛。
" 對國内商業火箭企業來說，未來 5 到 10 年是非常重要的戰略發展機遇期，我們要加油幹，拼命幹，抓住這樣一個視窗期，也是助力我國奪取未來空天話語權。" 藍箭航天火箭研發部總經理、朱雀三号火箭總指揮戴政這樣表示。
2023 年，我國商業運載火箭的發射次數和成功率顯著提升，共實施發射 13 次，相比 2022 年的 5 次同比增長 160%。
截至目前，我國成功将火箭發射入軌的商業火箭企業就包括——星際榮耀、星河動力、藍箭航天、天兵科技、中科宇航、東方空間。
也許很多人對這些名字還感到陌生，但不妨給予它們更多關注。透過這些充滿宇宙浪漫感的名字，我們可以看到中國商業航天逐夢太空的赤子之心。
我國商業火箭
和 SpaceX 差距有多大？
今年三月，SpaceX 對其新型運載火箭 " 星艦 " 進行了第三次試射，引發全球關注。
根據 SpaceX 官網介紹，" 星艦 " 是迄今全球規模最大、運力最強的運載火箭，設計為一二級全重復使用。它的總高度約 121 米，包括底部 " 超重型推進器 " 和頂部飛船。" 超重型推進器 " 配備 33 台 " 猛禽 " 發動機，可產生最大 7000 多噸的推力。在完全重復使用情況下，運載能力最高為 150 噸，而在不考慮回收的一次性使用情況下，運載能力最高可達 250 噸。
這次發射，" 星艦 " 飛船成功入軌，但一級與二級飛船并未成功完成回收試驗動作。也就是說，這個人類歷史上最大的火箭已經實現入軌，但距離全重復使用目标還有相當一段距離要走。
" 星艦 " 試射如火如荼，許多人想問，我國的商業火箭發展如何？與 SpaceX 還有多大差距？
戴政從 " 三步走 " 的角度解釋了我國商業火箭的進度條。
他介紹，SpaceX 的火箭研發技術路徑，分三步走——
第一步，先研發制造一次性小型火箭，也就是 " 獵鷹 1 号 "。
第二步，再研發制造部分可重復使用的中大型火箭，也就是 " 獵鷹 9 号 "。它的起飛質量約 550 噸，相較 " 獵鷹 1 号 " 翻了約 10 倍；一級可重復使用，二級一次性使用，是部分重復使用的火箭。2016 年，" 獵鷹 9 号 " 一級實現回收復用，如今，其中單枚火箭一級已經實現 19 次復用。
第三步，研發制造大型運載火箭系統 " 星艦 "。" 星艦 " 起飛質量超 5000 噸，相比 " 獵鷹 9 号 " 又翻了約 10 倍。在可復用能力上也進一步 " 加碼 "，一級和二級飛船均可重復使用，是全重復使用的火箭。
無論是美國還是我國的商業火箭企業，也都在不約而同地延續這樣的 " 三步走 "。
2023 年 4 月，天兵科技研制的 " 天龍二号 " 液體運載火箭成功首飛。
△ 2023 年 4 月 2 日，天龍二号遙一運載火箭發射成功。
2023 年 7 月，藍箭航天朱雀二号遙二運載火箭發射取得圓滿成功，摘得全球首枚成功入軌液氧甲烷火箭的桂冠。
液氧甲烷是目前全球商業航天企業公認的未來低成本商業火箭的主流推進劑，" 星艦 " 使用的也是液氧甲烷發動機。
△ 2023 年 7 月 12 日，朱雀二号遙二運載火箭發射成功。
可以說，我國民營火箭企業已經跨過了第一步，如今正在邁向第二步，即研發一款一級可重復使用的運載火箭。
根據天兵科技的公開信息，旗下直接對标 SpaceX 獵鷹 9 号的 " 天龍三号 " 計劃今年 7 月首飛，火箭一子級具備可自主返回、重復使用的能力。
藍箭航天的朱雀三号計劃明年首飛，它同樣定位為大型可復用液氧甲烷運載火箭，一子級設計復用次數不少于 20 次。未來它的發射成本将下降到每公斤 2 萬元以下，相比目前國内民營火箭每公斤約 8 萬至 11 萬元大幅降低。
此外，民營火箭企業在研的可重復使用火箭還有東方空間的引力二号、星河動力的智神星一号等多個型号。
那麼，要跨過第二步，實現火箭回收，難度究竟有多大？
戴政打了這麼一個比方，" 讓運載火箭從 100 多公裡的高度落回到半個足球場大的場坪，就像在十層樓拿一支筆，将它精确地投到放在樓下的筆筒裡。"
首先要解決的是發動機推力調節問題。
傳統火箭發動機的推力不可調節，一旦點着，就按照額定推力工作，而可回收火箭的發動機要能夠調節推力。因為火箭的一二級分離後，回收的一級需要重新點火，如果推力一成不變，無法根據火箭自身重量的變化來調整，火箭就無法實現回收。
" 不變的 " 變成 " 可變的 "，涉及到發動機設計理念的變化，要解決一系列關鍵技術問題。
接下來，還要解決控制系統和發動機調推特性的匹配。
就像開油車踩油門時會有一定延遲，控制系統下達指令後，火箭發動機的推力調節也會有一定延遲。那麼，就像司機要根據汽車的特性決定踩刹車和油門的時機，從而把汽車開好，火箭的控制系統也要學會根據發動機的推力調節特性來智能控制。
如何判斷這一系列技術和算法有沒有達标呢？可以先來幾次 " 模拟考 "。
在一枚可重復使用火箭真正發射之前，可以先使用實驗箭在低空低速狀态下，對相關技術進行驗證。這個過程也被形象地稱為 " 蚱蜢跳 "。
2024 年 1 月 19 日，朱雀三号進行了首次 " 蚱蜢跳 "，飛行高度約 350 米，着陸位置精度約 2.4 米。這也驗證了在低空低速狀态下，朱雀三号的火箭垂直回收發動機調節能力、控制系統與發動機調推性能的匹配性以及火箭垂直回收的制導控制算法。
△ 2024 年 1 月 19 日，朱雀三号火箭完成首次大型垂直起降飛行試驗。
模拟考必不可少，但也不能總是停留在模拟考，因為火箭在 " 蚱蜢跳 " 的低空低速狀态下能夠回收，并不能驗證火箭在入軌高度和速度上也能夠回收。
所以，在進行幾次模拟考之後，火箭公司往往會直接開展入軌發射任務，搭載有效載荷，掙錢的同時，也在 " 實戰 " 狀态下，驗證一級回收能力。如果一次不行，就根據實飛數據來改進技術和算法，之後再進行下一次，不斷接近目标，直到成功。這也是 SpaceX 的技術路徑。
戴政介紹，2025 年 6 月，朱雀三号将首飛。" 它會經歷多少次發射才能成功把一級收回來，這不好預測，順利的話，預計 2025 年底能夠實現回收。"
同時，我們也要意識到，可重復使用火箭不僅是純粹的技術問題，還涉及到跨過 " 盈虧平衡點 " 的經濟問題。
做重復使用火箭，根本目标是為了降低發射成本。如果火箭一級要能夠回收，就意味着一級的燃料不能全部消耗掉，而要預留一部分用于在墜落過程中再次點火減速，并把火箭控制到回收場精确着陸。燃料不能完全燃燒，實力有所保留，也就意味着運載能力相比一次性使用狀态一定會有所下降。
商業火箭企業靠賣運載能力賺錢，如果回收回來的火箭價值，抵不上火箭運載能力的損失，做這件事的成本就大于收益，火箭回收也就失去了意義。
所以對于可回收火箭來說，運載損失要控制在一定比例之下。規律是，火箭越大，可回收狀态相比一次性使用狀态，損失比例越小，越有可能跨過盈虧平衡點，甚至大幅降低成本。而要造出更大的火箭，也要攻克一系列技術難題。
" 我們正在走第二步，SpaceX 的第三步已經走了一半。" 戴政坦言差距，但并不氣餒，" 雖然它在前面跑，我們在後面追趕，但我們還看得到它，而且我們跑的速度比它快，差距會不斷縮小。我們的劣勢是起步比較晚，但有很多方面的優勢。"
奮起直追
我國發展商業航天有何優勢？
首先是中國工業基礎的優勢。
△朱雀二号運載火箭總裝現場
航天產業是一個大型系統工程，要用到各種各樣的材料和工業技術，所以對一個國家來說，工業品類越齊全，就越利于航天業的發展。
而中國正是一個制造大國，擁有聯合國產業分類中的全部工業門類。不論是材料還是工藝，應有盡有，且具有價格優勢。這是眾多跨國企業來中國建廠的原因，也是中國制造能一次又一次将工業品價格 " 打下來 " 的底氣。手機、電動汽車、光伏，類似的情況在很多行業都在發生。植根于如此強大的工業能力，中國的商業航天也能夠發展成為具有全球競争力的行業。
此外，我國還具備人才優勢。
我國非常重視理工科教育，培養了大量工程師，這些人才進入中國龐大的工業產業鏈條中，将持續為航天業發展助力。
同時，政策利好也在加速釋放。
事實上，中國商業航天一路走來，離不開國家政策的牽引和支持。
早在 2015 年 10 月，國家發改委、财政部、國防科工局就聯合印發了《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015 年— 2025 年）》，提出探索國家民用空間基礎設施市場化、商業化發展新機制，支持和引導社會資本參與國家民用空間基礎設施建設和應用開發。
政策利好下，國内一批體制内航天人下海創業，第一批商業航天企業就此誕生。2015 年也成為 " 商業航天元年 "。
到了 2019 年，國防科工局、中央軍委裝備發展部發布《關于促進商業運載火箭規範有序發展的通知》，鼓勵商業運載火箭健康有序發展，以進一步降低進入空間成本，補充和豐富進入太空的途徑。
如今，經過近 10 年發展，業内普遍認為，商業航天已經走過了 " 從 0 到 1" 的 " 拓荒 " 階段，進入拼硬實力的成長階段。
進入新階段，國家和地方政策也在不斷加碼助力，推動商業航天進入新一輪高速發展期。
2024 年政府工作報告強調，積極打造生物制造、商業航天、低空經濟等新增長引擎。這是 " 商業航天 " 首次寫入政府工作報告。
此前在 2023 年底召開的中央經濟工作會議上，也提到上述三個產業。會議表示，打造生物制造、商業航天、低空經濟等若幹戰略性新興產業。
目前，北京、上海、海南、安徽等地，紛紛出台相關政策鼓勵形成商業航天產業集群。以北京為例，這裡不僅成立了可重復使用火箭技術創新中心，加速星箭關鍵核心技術突破瓶頸，還推動建設火箭大街、衛星小鎮等產業集聚區。
在北京亦莊，以榮華南路為核心，西起地澤路東至宏達中路的一片區網域，被稱為北京火箭大街，坐落着中國市場估值最高的幾家民營火箭企業。這裡正是中國商業航天蓬勃發展的生動縮影。
△ 2024 年 2 月 3 日，北京商業航天產業高質量發展大會在亦莊舉辦，與會者在參觀火箭發動機。
促進集群發展的同時，針對商業航天企業發展中面臨的實際問題，各方也在合力推動解決。
比如，随着我國商業運載火箭的發射次數顯著提升，對發射工位的需求也水漲船高。我國首個商業航天發射場——海南國際商業航天發射中心應運而生。
△海南國際商業航天發射中心
發射場于 2022 年 7 月開建，目前一号發射工位已竣工，今年上半年将完成首次火箭發射，有望在年内實現常态化發射，全部建成後将具備一年 32 發的能力。目前，二号發射工位也在加緊建設中。
此外，酒泉衛星發射基地也在規劃商業航天發射示範區，未來将為商業公司提供更多通用工位。還有一些頭部企業已獲批建設自己的獨立工位。
海南國際商業航天發射中心的建設速度，也反映出商業航天發展的中國速度。
" 預計未來兩到三年，我國商業航天将迎來爆發式增長。2025 年下半年或 2026 年上半年開始，衛星互聯網星座将迎來高密度組網，與此同時，我國的可復用火箭技術也将迎來突破。" 展望未來的發展，戴政作出這樣的判斷。
而商業航天的發展，不僅為國家戰略目标服務，也在讓普通人能夠更低成本地享受太空帶來的便利和美好。
離我們較近的是，一旦低軌衛星互聯網開始運營，在飛機上可以順暢上網，戶外極限探險也無需擔心手機沒有信号。
而當我們将目光望向遠方，有理由期待，随着商業航天進一步發展壯大，人類進入太空的能力進一步增強、成本進一步降低，進入太空的 " 門票 " 普通人也能負擔得起，太空旅行将成為常态。
" 可能會出現太空旅店，還有‘地球景觀房’，落地窗一打開，就能欣賞美麗的地球！" 在戴政看來，這樣的場景沒有那麼遙遠，" 未必需要幾十年，我個人認為，就在十年、二十年這個周期。"
" 我們這一輩人就能夠看到。" 他指了一圈在場的大家，笑着重復，" 我們這些人都能看到。"
