軌道科學公司的運載之道

熊楚陽

美國軌道科學公司Orbital Science（以下簡稱軌道公司）于1982年成立，1990年在納斯達克上市，總部位于弗吉尼亞州杜勒斯市。公司主要研發(fā)制造小型和中型運載火箭以及空間系統(tǒng)產品，是世界上小型和中型衛(wèi)星發(fā)射服務主要的供應商。

2015年，軌道公司與阿連特技術系統(tǒng)公司合并（成為軌道ATK公司），產業(yè)鏈得以整合，采購和運營成本大幅降低，總體-分系統(tǒng)協(xié)同效應得以發(fā)揮出來，競爭力大大提高。2017年，軌道ATK公司并入諾斯洛普·格魯曼公司，資源得到進一步整合與互補，能夠涉足較大型衛(wèi)星等領域。

運載業(yè)務主要產品

軌道公司運載業(yè)務主要產品包括飛馬座、米諾陶、安塔瑞斯和歐米伽（又稱“新一代”）4個火箭系列。

飛馬座火箭 飛馬座火箭是全球首型、也是目前惟一在役的小型固體空射運載火箭，直徑1.27米，起飛重量23噸，近地軌道運載能力為443千克。該型火箭研發(fā)于20世紀80年代，于1990年實現了首飛，主要面向近地軌道微小衛(wèi)星執(zhí)行發(fā)射任務，在軍事、商業(yè)和科學研究等方向均有應用。

米諾陶火箭 米諾陶火箭屬于中型固體運載火箭，它與飛馬座火箭的部分產品和技術一脈相承，同時和美國陸基戰(zhàn)略導彈民兵和和平衛(wèi)士之間有著千絲萬縷的聯系。它的主要型譜包括：米諾陶-C型、米諾陶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型。

米諾陶-C型的主要特點是：產品和技術來自于飛馬座火箭，同時嘗試使用和平衛(wèi)士導彈成熟的一級發(fā)動機（Castor-120）作為其“0級”，替代飛馬座火箭載機的作用。米諾陶-C型火箭運載能力相比飛馬座火箭得到顯著提升，達到近地軌道1350千克。該型火箭于1994年實現了首飛，主要應用于民用和商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射任務。

米諾陶Ⅰ型（含Ⅱ型）基本構型是四級固體運載火箭：1級和2級繼承了民兵導彈，3級和4級繼承了飛馬座火箭。其中，米諾陶I直徑1.67米，起飛重量36噸，185千米近地軌道運載能力為580千克。該型火箭于2000年實現了首飛，主要面向小衛(wèi)星發(fā)射需求推向市場。米諾陶II型是從米諾陶I型衍生出來、主要用于戰(zhàn)略導彈防御測試的攔截/靶標飛行器，成功完成了多次飛行任務。

米諾陶Ⅳ型（含Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型）基本構型也是四級固體運載火箭，1級、2級和3級繼承了和平衛(wèi)士導彈，4級是新研發(fā)的上面級。其中，米諾陶Ⅳ是基本型，直徑2.34米，起飛重量86噸，于2010年實現了首飛;相比米諾陶I型，其運載能力顯著提升，185千米近地軌道運載能力達到了1735千克，主要應用于軍事和科學研究等方向。米諾陶Ⅲ型是用于戰(zhàn)略導彈防御測試的攔截/靶標飛行器。米諾陶Ⅴ型則是在米諾陶Ⅳ的基礎上又增加了一個上面級，具備了630千克靜止軌道或者342千克地月轉移軌道運載能力，它僅于2013年9月進行過一次飛行任務，成功將月球探測器送入預定軌道。

安塔瑞斯火箭 安塔瑞斯火箭是一型固液串聯運載火箭，直徑3.9米，起飛重量約290噸。它受惠于NASA的商業(yè)軌道運輸計劃，得到了向國際空間站進行貨物補給的商業(yè)運輸機會。相比軌道公司之前的產品，安塔瑞斯火箭首次引入了液體發(fā)動機，其1級采用2臺AJ26或RD-181液氧/煤油發(fā)動機（供應商是烏克蘭南方設計局，技術來自于蘇聯的N-1登月火箭），2級及以上仍然使用固體發(fā)動機。通過上述方案，火箭運載能力提升到近地軌道8噸，一舉跨入中大型火箭序列。安塔瑞斯火箭于2013年完成了首飛。

2014年，美國軌道科學公司向國際空間站發(fā)射天鵝座飛船

歐米伽火箭 歐米伽火箭是軌道公司最新計劃研發(fā)的大型火箭，目前尚處于研發(fā)階段。根據不斷披露的信息來看：這也是一型固液串聯運載火箭，其基礎型號的1級采用了更大推力的Castor600固體發(fā)動機（推力666噸）、2級采用Castor300固體發(fā)動機（推力357噸），這兩型發(fā)動機也繼承了航天飛機及SLS（太空發(fā)射系統(tǒng)）的固體助推器技術，但是采用更輕質的復合材料殼體，三級擬采用洛克達因公司研發(fā)的RL-10C 氫氧發(fā)動機;其擴展型號則是把1級換成Castor1200發(fā)動機（兩段式Castor600固體發(fā)動機，推力約達1000噸）。兩型火箭的芯級箭體直徑都是3.7米，整流罩直徑約5.25米，如果搭配捆綁6個固體助推器，其運載能力分別可以達到地球同步轉移軌道10噸或地球靜止軌道7.8噸。根據軌道公司官方透漏，這型火箭“研發(fā)經費適中”，將對太空探索公司的獵鷹九號/重型和聯合發(fā)射聯盟公司的火神火箭形成有力競爭，標志著軌道公司切入大型、超大型甚至重型運載火箭領域。

軌道公司運載火箭產品具有較為鮮明的特點：一是早期市場切入點非常明確，無論是飛馬座還是米諾陶，主要致力于為1噸以下的小型衛(wèi)星提供低成本、快速發(fā)射服務，通過充分繼承和借鑒固體導彈及其動力系統(tǒng)已有技術成果的方式，快速形成安全可靠的產品以打動用戶;二是遵循“小步快跑”的思路，采用模塊化的設計理念，往往幾年之內就推陳出新，打造出了系列化的產品線，運載能力得以穩(wěn)步提升;三是始終保持創(chuàng)新活力，軌道公司并沒有固守一條技術路線，而是進行了多方案嘗試，并且從國內外廣泛尋找新供應商，成功實現了從小型到中型再到大型的跨越。

運載業(yè)務特點

好的產品必須經過市場的檢驗，同時市場又反過來影響軌道公司的產品策略。對軌道公司各型號歷年飛行任務進行統(tǒng)計和梳理，從任務數量、執(zhí)行成敗、載荷性質等方面進行歸納，不難發(fā)現固體運載業(yè)務的固有特點。

火箭發(fā)射載荷性質統(tǒng)計情況

從飛行任務實施統(tǒng)計中可以發(fā)現如下特點：一是飛馬座火箭在20世紀90年代獨挑大梁，任務非常頻繁;進入新世紀后米諾陶火箭逐漸發(fā)展起來，替代承擔了飛馬座的部分業(yè)務;2010年之后，軌道公司大力發(fā)展安塔瑞斯火箭，飛馬座和米諾陶的任務量逐漸下降并趨于平穩(wěn)，這反映出軌道公司產品有序接力、能力不斷提升、業(yè)務穩(wěn)步拓寬的應對市場需求策略。二是軌道公司火箭總的成功率約90%，相比于液體火箭一般的成功率尚有不小的差距（與發(fā)射總次數較少有一定關系），說明固體火箭仍然存在不可忽略的研發(fā)風險。三是軍方、NASA等政府機構以及大學的訂單數量遠超商業(yè)訂單，體現了官方及半官方業(yè)務在軌道公司發(fā)展過程中的重要作用。

結 語

軌道公司成立之初是一家專注于小型固體運載器的企業(yè)，在強手如林的美國宇航界屹立近30年不倒，其運載業(yè)務長期以來持續(xù)為股東創(chuàng)造價值，自身也不斷發(fā)展壯大，充分說明固體運載有其特有的生命力，并有以下幾點啟示。

打造經典產品，筑牢業(yè)績基礎。軌道公司的經典產品就是飛馬座火箭，它不僅占到軌道公司航天發(fā)射任務總數的50%，而且除了最初的幾年有任務失利，該型火箭自1996年之后一直表現出色，連續(xù)成功發(fā)射了33次。所以，開發(fā)一款能夠帶來穩(wěn)定收入來源的產品對于初創(chuàng)航天企業(yè)非常重要，用它來發(fā)揮“壓艙石”的作用，支撐企業(yè)行穩(wěn)致遠。

積極合理布局，保持創(chuàng)新活力。面對不斷變化發(fā)展的政治經濟環(huán)境和市場需求，軌道公司以敏感的商業(yè)嗅覺，通過“彈改箭”發(fā)展出中型運載火箭，又通過“固液混合”發(fā)展出大型運載火箭，使運載業(yè)務始終保持了良好的發(fā)展態(tài)勢。由此可見，固體運載業(yè)務必須在設計理念、技術路線、供應鏈、客戶渠道拓展等方面敢于接受新挑戰(zhàn)，最好能實現“小中大并舉、高中低搭配、軍民商皆有”的發(fā)展局面。

注重協(xié)同互補，促成多方受益。軌道公司經歷的兩次并購，對其運載業(yè)務帶來了積極的影響，再次彰顯出協(xié)同（管理、生產設備、產業(yè)鏈等）對業(yè)務發(fā)展的巨大促進作用。航天項目風險高、投入大、回報具有不確定性，初創(chuàng)航天企業(yè)要善于通過協(xié)同放大自己的力量，資深航天企業(yè)也應該學會抓住機遇補齊短板，推動實現共贏發(fā)展。

責任編輯：劉靖鑫

飛馬座火箭飛行任務及成敗統(tǒng)計

米諾陶火箭飛行任務及成敗統(tǒng)計

安塔瑞斯火箭飛行任務及成敗統(tǒng)計