中國(guó)商業(yè)火箭的前世、今生和未來(lái)

+劉語(yǔ)霏 王文浩

長(zhǎng)征二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)都是從液體武器型號(hào)衍生而來(lái)。用固體武器型號(hào)衍生一種小型商業(yè)火箭，同樣是對(duì)傳統(tǒng)的繼承。

1990年4月7日，乳白色的長(zhǎng)征三號(hào)運(yùn)載火箭矗立在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的發(fā)射工位上。深夜，火箭順利起飛，把美國(guó)休斯公司制造的亞洲一號(hào)通信衛(wèi)星送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。那是歷史性的一刻，標(biāo)志著中國(guó)的航天終于邁進(jìn)了商業(yè)化的大門(mén)。

從亞洲一號(hào)的發(fā)射到現(xiàn)在，中國(guó)航天商業(yè)發(fā)射已經(jīng)走過(guò)了30年的歷程。從國(guó)家隊(duì)出國(guó)承攬發(fā)射任務(wù)，到整星出口在軌交付，再到商業(yè)火箭、商業(yè)發(fā)射服務(wù)公司的出現(xiàn)，中國(guó)的商業(yè)發(fā)射已經(jīng)走完了自己的“前世”，正在“今生”當(dāng)中上下求索，以求更加宏大的“未來(lái)”。

歷史見(jiàn)證：亞洲一號(hào)通信衛(wèi)星成功發(fā)射紀(jì)念明信片。

過(guò)去之一：從發(fā)射外星到在軌交付

上世紀(jì)80年代中期，中國(guó)就在返回式衛(wèi)星發(fā)射項(xiàng)目中，為國(guó)外搭載空間研究的有效載荷。對(duì)國(guó)際發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)的了解越深入，中國(guó)航天人就越加清晰地認(rèn)識(shí)到，用中國(guó)火箭為國(guó)際市場(chǎng)提供發(fā)射服務(wù)，是有前景和希望的。從亞洲一號(hào)開(kāi)始，由中國(guó)長(zhǎng)城工業(yè)總公司向國(guó)際市場(chǎng)承攬發(fā)射服務(wù)，先后為世界多個(gè)運(yùn)營(yíng)商發(fā)射了美國(guó)、歐洲制造的通信衛(wèi)星。1999年，美國(guó)拋出《考克斯報(bào)告》，對(duì)中國(guó)的國(guó)際發(fā)射服務(wù)造成了嚴(yán)重影響。但同時(shí)，東方紅四號(hào)等衛(wèi)星平臺(tái)的成熟，使中國(guó)具備了整星出口能力。2007年，尼日利亞一號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射，標(biāo)志著中國(guó)發(fā)射服務(wù)業(yè)進(jìn)入一攬子服務(wù)、在軌交付的階段。

回顧這個(gè)時(shí)期的航天發(fā)射服務(wù)，有幾個(gè)特點(diǎn)：用來(lái)執(zhí)行發(fā)射任務(wù)的火箭，是中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院提供的；具體的服務(wù)商是中國(guó)長(zhǎng)城工業(yè)集團(tuán)有限公司（即中國(guó)長(zhǎng)城工業(yè)總公司，2011年更名）；其次，30年間，發(fā)射了52次（含搭載、中外合作衛(wèi)星、出口衛(wèi)星和進(jìn)口衛(wèi)星）。這個(gè)發(fā)射成績(jī)，來(lái)之不易，但與今天的商業(yè)發(fā)射相比，數(shù)量是偏低的。這與那個(gè)時(shí)代衛(wèi)星體積大、制造數(shù)量少、小衛(wèi)星尚未興起，有直接的關(guān)系；其三，周期長(zhǎng)。從簽訂合同到發(fā)射衛(wèi)星，往往需要幾年的時(shí)間，這是傳統(tǒng)模式下衛(wèi)星、火箭、發(fā)射場(chǎng)技術(shù)流程所決定的。

直到今天，這個(gè)時(shí)期的商業(yè)模式并沒(méi)有完全消失。隨著衛(wèi)星制造能力的增強(qiáng)和整星出口能力的具備，中國(guó)航天科技集團(tuán)依然在用大型火箭為市場(chǎng)提供長(zhǎng)周期發(fā)射服務(wù)。

但，就是在這個(gè)階段，隨著小衛(wèi)星技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)外商業(yè)航天的興起，新的發(fā)射服務(wù)商業(yè)模式開(kāi)始在中國(guó)萌發(fā)。進(jìn)入21世紀(jì)后，長(zhǎng)征系列火箭搭載發(fā)射國(guó)內(nèi)外小衛(wèi)星的頻率越來(lái)越高。2010年后，小衛(wèi)星呈現(xiàn)出進(jìn)入業(yè)務(wù)主流的趨勢(shì)，出現(xiàn)了一大批基于小衛(wèi)星的商業(yè)星座創(chuàng)業(yè)企業(yè)。傳統(tǒng)的不定期搭載發(fā)射已經(jīng)不能滿足小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的需求。

這個(gè)問(wèn)題在中國(guó)體現(xiàn)得更為突出。作為主力的長(zhǎng)征火箭，承擔(dān)著繁重的國(guó)家任務(wù)。新興的商業(yè)衛(wèi)星企業(yè)財(cái)力有限，很難把獲取發(fā)射服務(wù)的機(jī)會(huì)寄托在國(guó)外火箭身上。對(duì)中國(guó)商業(yè)火箭的更強(qiáng)烈的需求已經(jīng)呼之欲出。

過(guò)去之二：長(zhǎng)征十一號(hào)的誕生

2010年前后，國(guó)內(nèi)有單位提出，利用現(xiàn)有導(dǎo)彈技術(shù)基礎(chǔ)，研制一種小固體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的小型運(yùn)載火箭。這啟發(fā)了航天科技集團(tuán)公司的領(lǐng)導(dǎo)，航天科技同樣掌握了大直徑固體火箭的基本技術(shù)，能不能在武器型號(hào)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一種航天運(yùn)載型號(hào)呢？

另外，美國(guó)當(dāng)時(shí)已經(jīng)提出了快速響應(yīng)航天概念，也就是著名的ORS。這將從根本上改變航天發(fā)射的理念，中國(guó)有必要緊緊跟上。

集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)過(guò)考慮，認(rèn)為當(dāng)時(shí)正在負(fù)責(zé)某固體型號(hào)的楊毅強(qiáng)是最合適的人選。楊毅強(qiáng)對(duì)這個(gè)新的任務(wù)沒(méi)有什么思想準(zhǔn)備，對(duì)他來(lái)說(shuō)，“商業(yè)運(yùn)載火箭”和“發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)”，是另一個(gè)部門(mén)的業(yè)務(wù)了。但是從技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)上，這是順理成章的。長(zhǎng)征二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)都是從液體武器型號(hào)衍生而來(lái)。用固體武器型號(hào)衍生一種小型商業(yè)火箭，同樣是對(duì)傳統(tǒng)的繼承。讓固體型號(hào)的負(fù)責(zé)人來(lái)承擔(dān)這項(xiàng)工作，當(dāng)然再合適不過(guò)了。

當(dāng)時(shí)，這個(gè)型號(hào)還沒(méi)有命名。項(xiàng)目組就以“小型固體運(yùn)載火箭”為題展開(kāi)了工作。團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)研認(rèn)為，小衛(wèi)星和快速響應(yīng)發(fā)射有著不可忽視的前景。團(tuán)隊(duì)以“組網(wǎng)，補(bǔ)網(wǎng)，重構(gòu)”六個(gè)字，抓緊一切機(jī)會(huì)向集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)和用戶單位宣講。集團(tuán)公司對(duì)此高度重視，組織了評(píng)審專家組。經(jīng)過(guò)評(píng)審之后，集團(tuán)公司辦公會(huì)快速通過(guò)、立項(xiàng)。中國(guó)運(yùn)載火箭發(fā)展的一條新戰(zhàn)線就這樣開(kāi)辟出來(lái)了。

那么這種火箭到底該叫什么名字呢。一開(kāi)始，人們給她起了個(gè)名字叫長(zhǎng)征-GT，也就是“長(zhǎng)征-固體”。有人開(kāi)玩笑地稱為“長(zhǎng)征-個(gè)體”。楊毅強(qiáng)回憶說(shuō)，當(dāng)時(shí)長(zhǎng)征九號(hào)還沒(méi)有立項(xiàng)，但是集團(tuán)公司考慮，“九”在中國(guó)文化中表示最高、最大，不適合給小火箭使用。于是楊毅強(qiáng)說(shuō)，“我們另起一行，長(zhǎng)征十一”。這個(gè)名字就這樣定下來(lái)了。

表1 長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭發(fā)射全紀(jì)錄

過(guò)去之三：坎坷市場(chǎng)路

在長(zhǎng)征十一號(hào)研制過(guò)程中，小衛(wèi)星的發(fā)展并沒(méi)有人們想象的快。即使在體制內(nèi)，也有相當(dāng)一部分領(lǐng)導(dǎo)對(duì)長(zhǎng)征十一號(hào)的市場(chǎng)前景表達(dá)了憂慮。當(dāng)時(shí)，集團(tuán)公司一位同志問(wèn)楊毅強(qiáng)：你搞長(zhǎng)征十一號(hào)，你的發(fā)射計(jì)劃在哪？給誰(shuí)發(fā)射，發(fā)射什么？

這樣的問(wèn)題，體現(xiàn)了傳統(tǒng)航天的思維方式。有衛(wèi)星任務(wù)、有明確的部署計(jì)劃，才能制定火箭的研制方案和研制計(jì)劃。雖然當(dāng)時(shí)集團(tuán)公司已經(jīng)開(kāi)展了國(guó)際發(fā)射服務(wù)的承攬，但是如果一種用國(guó)有資本研制出來(lái)的火箭因?yàn)檎也坏绞袌?chǎng)而閑置，在商業(yè)上就是失敗的。當(dāng)時(shí)作為國(guó)家任務(wù)的小衛(wèi)星數(shù)量并不多、進(jìn)度不算快，長(zhǎng)征十一號(hào)團(tuán)隊(duì)必須回答這樣一個(gè)問(wèn)題：未來(lái)固體火箭向何處去？

既然長(zhǎng)征十一號(hào)是作為商業(yè)火箭立項(xiàng)的，那么就必須向市場(chǎng)尋求出路。從2015年開(kāi)始，楊毅強(qiáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，廣泛拜訪了第一批商業(yè)航天企業(yè)，包括長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司、北京國(guó)電高科科技有限公司、珠海歐比特宇航科技股份有限公司等企業(yè)的負(fù)責(zé)人。這是當(dāng)時(shí)集團(tuán)運(yùn)載火箭型號(hào)當(dāng)中，第一個(gè)把國(guó)內(nèi)商業(yè)衛(wèi)星當(dāng)做主要服務(wù)對(duì)象的。

談及這段歷史，楊毅強(qiáng)笑著說(shuō)：“在那段時(shí)間里，只要得到一個(gè)客戶的消息，我們就會(huì)第一時(shí)間帶著一份中英對(duì)照的火箭手冊(cè)和一個(gè)火箭模型去拜訪”。

其中的一次合作讓長(zhǎng)征十一號(hào)團(tuán)隊(duì)印象深刻。歐比特公司研制的珠海一號(hào)星座的衛(wèi)星，單顆質(zhì)量還不到100千克，10顆衛(wèi)星總共不到1噸。如果用當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的任何其他型號(hào)火箭來(lái)發(fā)射，都是大馬拉小車。搭載發(fā)射又不能滿足星座組網(wǎng)進(jìn)度要求。長(zhǎng)征十一號(hào)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)研究，認(rèn)為可以用兩次發(fā)射來(lái)完成。但按照傳統(tǒng)火箭運(yùn)力和整流罩內(nèi)部設(shè)置，是做不到的。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月反復(fù)論證，雙方設(shè)計(jì)了一個(gè)聽(tīng)起來(lái)就很驚險(xiǎn)的一箭五星方案，火箭的運(yùn)載能力只有0.9千克的余量、衛(wèi)星之間的間隔只有毫米級(jí)！但，“兩次發(fā)射都非常成功！”歐比特公司的董事長(zhǎng)顏軍現(xiàn)在談及，語(yǔ)氣中，仍然透著當(dāng)年的興奮。

楊毅強(qiáng)，長(zhǎng)征十一號(hào)火箭首任總指揮，現(xiàn)任中國(guó)科學(xué)院空天飛行科技中心主任、北京中科宇航探索技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)。

裝載著5顆珠海一號(hào)衛(wèi)星的長(zhǎng)征十一號(hào)火箭，衛(wèi)星間的間距只有毫米級(jí)。（圖源：中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院）

就是在這樣的合作與磨合中，市場(chǎng)對(duì)這個(gè)型號(hào)的了解越來(lái)越多。不少專業(yè)人士評(píng)價(jià)：如果沒(méi)有長(zhǎng)征十一號(hào)，就沒(méi)有中國(guó)的商業(yè)火箭，就沒(méi)有中國(guó)商業(yè)航天的今天。

現(xiàn)在：中科一號(hào)和中科宇航

長(zhǎng)征十一號(hào)是中國(guó)第一種真正意義上的固體運(yùn)載火箭，也是同時(shí)期型號(hào)中最晚立項(xiàng)、最早發(fā)射成功的。截止2020年12月10日，11發(fā)長(zhǎng)征十一號(hào)全部發(fā)射成功。

長(zhǎng)征十一號(hào)的發(fā)展和使用，證明了固體運(yùn)載火箭在主流發(fā)射市場(chǎng)上能夠占有一席之地。也證明了，真正的商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)必須開(kāi)發(fā)出一種全新的、適合商業(yè)航天本質(zhì)的模式。它是對(duì)傳統(tǒng)發(fā)射服務(wù)模式的繼承，但同時(shí)，也必須有創(chuàng)新性、甚至顛覆性的發(fā)展。服務(wù)商不能只是拿成熟火箭小修小改來(lái)提供服務(wù)，而是要積極滿足市場(chǎng)對(duì)低成本、短周期、強(qiáng)適應(yīng)性的需求，要根據(jù)市場(chǎng)需求積極研制全新概念的火箭和發(fā)射技術(shù)。

2018年底，中國(guó)科學(xué)院決定成立空天飛行科技中心。有關(guān)的背景，是中科院更加深刻地參與了航天活動(dòng)，從過(guò)去的支持與協(xié)助，進(jìn)入到了自己提出和抓總一些探索性、前瞻性型號(hào)。同時(shí)，中科院的研究所、課題組和科研人員，也在關(guān)注一些突破性的關(guān)鍵技術(shù)。要讓這些技術(shù)落實(shí)到應(yīng)用上，就需要成立一個(gè)實(shí)體。

與此同時(shí)，中科院已經(jīng)在火箭相關(guān)領(lǐng)域突破了很多關(guān)鍵技術(shù)，形成了大量科研成果。但是其中相當(dāng)大的一部分沒(méi)有應(yīng)用機(jī)會(huì)，這與NASA的情況非常相似。NASA通過(guò)SBIR/STTR（小企業(yè)創(chuàng)新研究/小企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移）機(jī)制和SPINOFF（技術(shù)轉(zhuǎn)讓計(jì)劃）機(jī)制，大量把技術(shù)成果轉(zhuǎn)化給商業(yè)企業(yè)。對(duì)中科院來(lái)說(shuō)，至少航天方面的成果還沒(méi)有這樣的轉(zhuǎn)換機(jī)制。

科學(xué)衛(wèi)星的研制和發(fā)射需求，也對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)載火箭和發(fā)射模式提出了新的挑戰(zhàn)。隨著平臺(tái)技術(shù)的成熟，衛(wèi)星已經(jīng)從圍繞平臺(tái)開(kāi)展設(shè)計(jì)，演變到了圍繞有效載荷開(kāi)展設(shè)計(jì)。中科院在科學(xué)領(lǐng)域的很多研究需求，最后要落實(shí)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，而實(shí)驗(yàn)器材就是衛(wèi)星的有效載荷?，F(xiàn)有的衛(wèi)星平臺(tái)和火箭，在技術(shù)和進(jìn)度上，都不能與實(shí)驗(yàn)器材匹配得很完美。中科院需要自己開(kāi)發(fā)衛(wèi)星，進(jìn)而需要為自己服務(wù)的運(yùn)載器。

經(jīng)過(guò)反復(fù)探討，人們提出了這樣一個(gè)模式，建立一個(gè)混合所有制的火箭公司，把中科院、特別是力學(xué)所的有關(guān)科研成果逐步轉(zhuǎn)化到火箭公司里，形成一種全新理念的火箭，首先為中科院的衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)服務(wù)，進(jìn)而走向市場(chǎng)，為國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星業(yè)主提供高水平的發(fā)射服務(wù)，建構(gòu)并形成商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)的新格局，推動(dòng)航天技術(shù)更快、更好地服務(wù)于人民生活和社會(huì)發(fā)展。

經(jīng)過(guò)仔細(xì)籌劃和運(yùn)作，北京中科宇航探索技術(shù)有限公司正式成立，由楊毅強(qiáng)擔(dān)任法定代表人兼董事長(zhǎng)，承擔(dān)起了從科研界到產(chǎn)業(yè)界的成果轉(zhuǎn)化角色。中科宇航目前正在通過(guò)多渠道的成果轉(zhuǎn)化，研制中科一號(hào)系列固體運(yùn)載火箭，并將在2021年內(nèi)進(jìn)行首次發(fā)射。屆時(shí)，這枚世界上最大的固體燃料運(yùn)載火箭，將為商業(yè)航天展示一個(gè)完全不同的未來(lái)。

站在未來(lái)的門(mén)檻上

在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，人類依然要靠化學(xué)能火箭進(jìn)入宇宙?；鸺倪\(yùn)載能力，依然不能突破化學(xué)燃料比沖的限制。但這并不意味著火箭制造者們沒(méi)有發(fā)揮的余地，馬斯克已經(jīng)為我們證明了，傳統(tǒng)火箭依然有大量的潛力可以挖掘。今天的火箭在結(jié)構(gòu)、材料、控制、燃燒效率、可重復(fù)使用、生產(chǎn)規(guī)模效應(yīng)、發(fā)射活動(dòng)的流程優(yōu)化等諸多方面，還有大量值得突破和顛覆的地方。

隨著地月經(jīng)濟(jì)逐漸成為現(xiàn)實(shí)，人類對(duì)航天發(fā)射的需求可能要比現(xiàn)在擴(kuò)大許多倍。從地球到月球、拉格朗日點(diǎn)、近地小行星之間的人員往返，空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所需要的物資、設(shè)備送達(dá)，外星球或者空間產(chǎn)品返回地球……需要更多、更強(qiáng)的發(fā)射服務(wù)，需要遠(yuǎn)比現(xiàn)在更大的運(yùn)載火箭。有人曾經(jīng)用波音737客機(jī)作為樣本，提出對(duì)未來(lái)天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)想：運(yùn)載比盡量高、能每天不間斷地頻繁使用、價(jià)格低廉、維修和保養(yǎng)簡(jiǎn)單。

這其中的實(shí)質(zhì)，是航天要回歸工業(yè)化的本質(zhì)。只有為大眾服務(wù)，才能成為真正的工業(yè)技術(shù)。如果航天僅僅滿足于為大客戶發(fā)射幾顆衛(wèi)星的需要，顯然是不夠的。一定是為普通大眾服務(wù)，航天才成為工業(yè)技術(shù)，才能從一個(gè)工藝品變成一個(gè)工業(yè)品，才能產(chǎn)業(yè)化。商業(yè)航天本身實(shí)際就是航天本身工業(yè)化的回歸，就像飛機(jī)從有錢人的競(jìng)賽玩具到軍事用途，再到今天普及化的民用航空一樣。也像汽車一樣，在經(jīng)歷了這樣的一個(gè)過(guò)程后，走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。航天只有商業(yè)化，才能走下神壇，走入尋常百姓家。

雖然火箭不可能達(dá)到波音客機(jī)那樣的運(yùn)載比，但是大大降低使用成本和提高飛行頻率，卻是應(yīng)該追求和可以實(shí)現(xiàn)的。

中科一號(hào)甲（ZK-1A）固體運(yùn)載火箭示意圖及相關(guān)參數(shù)，該火箭計(jì)劃于2021年首次發(fā)射

所有這一切，都要從腳踏實(shí)地提高火箭技術(shù)水平和服務(wù)水平開(kāi)始。按照中科宇航的設(shè)想，今后不但要實(shí)現(xiàn)中科一號(hào)系列火箭的高頻率發(fā)射服務(wù)，還要探索機(jī)動(dòng)式海上發(fā)射的可能性，用一艘巨輪裝上幾枚火箭，航渡到衛(wèi)星制造設(shè)施的附近，為衛(wèi)星業(yè)主提供就近發(fā)射的方便。在這個(gè)過(guò)程中，企業(yè)將積累團(tuán)隊(duì)、知識(shí)、能力和資金，為大型甚至重型火箭的研制，為新概念發(fā)射手段的研制奠定基礎(chǔ)。

大勢(shì)所驅(qū)，迎頭而上，為識(shí)時(shí)務(wù)者。但，其中最值得鼓勵(lì)和支持的，是敢于大膽創(chuàng)新、勇于進(jìn)取和不斷挑戰(zhàn)的精神與文化。

這，何嘗不是商業(yè)航天的希望與未來(lái)。

后記：

無(wú)論佛家還是道家，都有著三生三世的說(shuō)法。具體到三世，則有過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)三世。

其實(shí)不僅僅是人，一個(gè)產(chǎn)業(yè)或者一個(gè)細(xì)分市場(chǎng)，同樣可以用過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)的理念來(lái)看待和理解。

中國(guó)的發(fā)射服務(wù)產(chǎn)業(yè)從走向國(guó)際市場(chǎng)、初試啼聲，到回歸國(guó)內(nèi)市場(chǎng)、為商業(yè)航天提供支撐，已經(jīng)走完了自己的前世，正在今生當(dāng)中奮力求索，未來(lái)如何，還需要今天的我們，共同攜手去創(chuàng)建。