今天小編分享的科技經驗:全球最大固體運載火箭是如何“卷”出來的?,歡迎閱讀。
今年 1 月 14 日,山東海陽附近海網域," 引力一号 " 遙一商業運載火箭試飛成功,将搭載的 3 顆雲遙一号氣象衛星送入預定軌道。" 引力一号 " 由商業火箭公司東方空間自主研制,創造了全球起飛推力最大固體運載火箭、世界首型全固體捆綁運載火箭等多項紀錄。然而,最讓 " 引力一号 " 出圈的還是當天的 " 直播事故 "。火箭發射升空約 50 秒後,直播畫面顯示 " 媒體容量已滿 "" 直播終止 " 等字樣,畫面一度停滞。B 站直播間網友紛紛留言,稱第一次見火箭卡出瞬移效果的。" 發射成功但直播失敗 " 也成為了商業航天的開年第一熱梗。
2024 年 1 月 11 日 13 時 30 分,東方空間 " 引力一号 " 固體運載火箭在黃海海網域發射升空。圖 / 視覺中國
2023 年,國内共完成 67 次火箭發射,占全球火箭發射次數的 30%,刷新 2022 年 64 發的紀錄。48 發來自中國航天科技集團,與此同時,商業航天則異軍突起,占據 13 發,商發數量、發射份額、發射成功率等都創下歷史新高。
2023 年的商業航天究竟卷成了什麼樣?日前,記者采訪了東方空間聯合創始人兼聯席 CEO、" 引力一号 " 總設計師兼總指揮布向偉。他 2010 年碩士畢業後,曾在中國航天科技集團有限公司第一研究院工作,參與了長征十一号運載火箭的研制。2020 年,其與幾位創始人聯合成立了東方空間技術有限公司。
東方空間聯合創始人兼聯席 CEO、" 引力一号 " 總設計師兼總指揮布向偉。圖 / 受訪者提供
以下是他的自述。
男工程師 " 抽空出席了自己的婚禮 "
2022 年 9 月," 引力一号 " 的發動機剛做完試車。之後,因為疫情防控的原因,我們開始封閉式辦公,吃住都在公司,40 多号人一直幹到 12 月。不過,相較而言,2023 年還是我最忙、最拼的一年。
2023 年 1 月初," 引力一号 " 的各部分分裝產品已經下線,緊接着就要開始跟進組裝生產線,大家都覺得時間耽誤不起。春節只放兩天假,我是在山東海陽發射場度過的。之後,我們就開始密集去外地做實驗,為發射各個環節做驗證。" 引力一号 " 大約 80% 的大型地面實驗都在 2023 年一年内完成,這在國内商業航天企業中史無前例。
粗略統計,我 2023 年出差時間加起來超過 190 天,這個數字還遠遠比不上一些員工。我們首先要跑各大原材料和部件供應商,這些產品必須自己到現場驗收,在交貨前把質量完全控制住,不看不放心。其次,所有的大型地面實驗都要去現場盯。我們箭上的自控動力系統,也就是用于火箭最後入軌精度修正的系統,是我們自己研制的,在西安的工廠試車兩次。去年的 " 五一 " 假期就奉獻給了西安。
" 引力一号 " 海上發射前準備階段。圖 / 視覺中國
" 引力一号 " 遙一商業運載火箭試飛成功,左一為布向偉。圖 / 受訪者提供
火箭總裝部門有一位 30 歲的男工程師,負責火箭各部分的組裝操作。去年 6 月,我們在做助推分離實驗時,他已經幾乎出差了半年,火箭總裝的材料走到哪,他就跟到哪。6 月底的一個周五,我們分離實驗戰得正酣,周日正好是他結婚的日子。那天他還在外地做實驗,周六緊急飛回北京,花了一天時間把婚禮日程打點好,周日 " 抽空出席了一下自己的婚禮 "。周一他又回到現場,盯第二次分離實驗。婚禮那天幾個公司高管都到現場助陣。好歹是一起扛過槍的戰友,不能耽誤了人生大事。直到現在,我都對這場倉促的婚禮感到很歉疚。
去年 9 月," 引力一号 " 全箭產品進駐海陽發射場,基本上已具備發射前狀态。" 十一 " 假期毫無懸念地在海陽度過。雖然 2023 年節奏非常快,眼睛一閉一睜就過去了,然而細究起來,每一步過程卻非常慢。實驗難免會出問題,出問題就要排除故障。排故需要我們遍歷此前生產的所有環節,要保證完全無故障才能推進下面的流程,因此非常艱難。每一次排除故障基本上都是全團隊通宵幹活,熬四五天,不找出問題、解決問題就不罷休。
我記得自控動力系統在試車的時候,所有的產品都準備好了,之前在北京測試時沒問題,一到試車台上做點火測試,發現氣密性未達标,這是致命的故障。試車台是流水線式的,我們面臨着 3~5 天之後產品要撤出的壓力,因為要換别家企業的產品做測試。所以,我們必須在一天之内把故障解決,包括把產品拿回生產廠家去拆解返工。當時分工很明确,有人在現場,有人帶着產品飛回北京快速拆解,連夜開始排故,包括零件的加工和替換,都在一夜之間完成了。第二天產品拿回來再測,沒問題了,大家才松了這口氣。
目前,企業做產品測試幾乎都是各地跑的模式。市場上有很多專業機構,提供振動實驗、發動機試車等環節的測試,我們必須選擇有資質的機構,讓專業人員為我們操作。各地的實驗設施不一樣,例如火箭的靜力加載實驗,工位不一定能排上,加載能力也不一定适配自家火箭,所以只能反復挑地方。這些基礎設施如果企業自建,成本會非常高。業内也有人提出,能不能建立一些共享的實驗資源。但共享資源的起步很艱難,建成後誰的使用優先級高?每家產品都不一樣,五花八門的工藝誰來統一?這都是實施過程中的難題。
好在國家隊的實驗資源開放程度很高,我們企業都能去國家隊的實驗場地做實驗。在我看來,商業航天要做的是把一些國家隊的成熟技術低成本化。這個過程存在一個巨大的創新空間,我們要改變原來的協作配套模式,改變火箭用材和工藝等等,追求全機械化的全流程操作,降低成本的同時提高可靠性。商業航天特有的快速迭代、開放性和高效管理理念也将反哺國家隊。國家隊承載了基礎研究、國際競争等任務,而滿足市場用戶需求是我們商業航天的第一要務。二者承擔不同的使命,開放互補是最好的局面。
" 引力一号 " 發射當日,約 5000 人在現場參與發射觀禮。圖 / 視覺中國
發射成功,但直播失敗了
2023 年 9 月底," 引力一号 " 進入東方航天港後,一直在為發射做準備,主要涉及火箭的總裝和合練。合練就是讓火箭和發射場的相關設施、包括發射台進行匹配角練。多次合練期間還穿插發射台底部防熱等測試工作,進行了多項小技術的快速迭代,這也是目前火箭發射的常用模式——利用有限的時間和資源将故障風險降到最小。我們這次首飛創造了國内第一次商業火箭發射直播的紀錄,雖然成功發射,但也鬧出很多梗,比如 " 媒體容量已滿 " 等。參與直播的工作人員事後告訴我,經網站統計,本來預設的百萬人流量,在發射升空後幾秒内一下湧進來上千萬人,直接造成了流量擁堵。不過,這種造梗能力也是我們喜聞樂見的,這說明商業航天真的火了。
大家都說我們卷,一成立就想上馬固體大火箭。但我們自己知道,時間真的不等人。東方空間是 2020 年才成立的企業,相比行業老大哥晚了四五年,後進生本就得卷一點吧?其次,我們要追逐需求的步伐。國家 2020 年發布 " 衛星互聯網 " 戰略,2022 年 " 星網工程 " 正式立項,計劃在低軌和近地軌道部署共約 1.3 萬顆衛星,預計 2027 年要完成部分衛星發射和通信驗證。業内認為,從 2026 年開始肯定要高密度發射。
對商業航天企業來說,能不能在這個時間點拿出運載能力更強、成本更低的火箭,是最大的考驗。因此,各大火箭企業目前都有一種考前趕作業的感覺。當然,還有同行競争的壓力,跑在我們前面的幾家公司,其液體火箭逐步問世,高運載能力的箭型都陸續公布了試飛計劃。如果不卷,将來在市場就沒有我們的立足之地。
任何行業都難以避免内卷,但内卷可以依靠健康的業态轉化為良性競争。目前,各家火箭企業還在争奪一個較小的市場,等國家衛星任務開放後,市場規模将會有質的飛躍。因此,各大企業需要給自己造勢,包括融資、搶占市場和獲得用戶認可等,都是為了下一代火箭的加速研發。現在企業共有的理念是,自身發展的希望不應寄托于别人幹不好,而應寄托于自己如何幹得更好。
海陽上空的白色煙雲剛剛消散,一整年的辛苦沒有白費。欣喜之餘我們也意識到現實和理想的差距。" 引力一号 " 在市場的表現還有待發酵," 引力二号 " 液體火箭的方案設計也在同步進行,後進生還得繼續卷。
未來商業航天的迭代節奏肯定會越來越快,業内會形成一個均衡的格局,企業梯隊會逐漸固定,大家都能找到自己在市場上立足的產品。商業航天的發展道路極其廣闊,我們能看到的一大遠景就是火箭的班機化飛行,這可能引發新的交通革命。做商業航天後身上有了更多煙火氣,但作為前國家隊的一員,像 " 革命 " 這些充滿使命感的字眼,依然能觸及我内心的最深處。