磨刀不误砍柴工,星河动力成功实现火箭入轨

霞光社
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“出租车”和“巴士”

刘百奇和团队把民营火箭公司面向的航天市场分为三大类。

第一类是纯商业化市场,满足包括民营卫星公司、科研院所、高校、地方政府等客户的微小卫星零散发射需求;

第二类是半商业化市场,是国家队主导的低轨卫星互联网巨型星座建设的批量发射需求;

第三类是非商业化市场,即国家队肩负的探月、空间站建设等具有社会价值的大型载荷发射需求。

在刘百奇看来,第一类主要是10~200公斤微小型卫星的零散发射,可能到2024年,这都将会是该市场的主要发射需求,所需的火箭运载能力在数十吨量级。而2024年之后,第二类市场要求大规模发射,火箭的运载能力需要达到200~500吨。

此外,在所有的发射需求中,低轨卫星互联网(利用低轨卫星星座实现全球互联网无缝链接服务)又是最为主要的。例如,11月9日,中国已经向国际电信联盟申请卫星通信星座的建设方案,涉及13000万颗卫星的部署。

而根据目前的数据计算,如果要建设这么大规模的星座,将存在庞大的运力缺口,亟待包括星河动力在内的民营火箭公司满足。

结合上述市场情况,星河动力的研发主要面向微小卫星组网市场,并大致分为两个阶段,首先,通过投入较小、相对成熟的小型固体火箭研发,实现零散微小卫星的发射服务,以此打通“自造血”功能;

然后,开发高可靠性、可回收、低成本、运载能力大的液体火箭,解决航天行业发射成本高、运力不足的痛点。

这也就是星河动力的两大核心产品:“谷神星”系列小型固体运载火箭发射服务和“智神星”系列中型重复使用液体运载火箭发射服务。

刘百奇将其比作“巴士”和“出租车”服务。“智神星”液体火箭运载能力强,单次发射可携带多颗卫星,就像是大巴车,适合大规模的星座组网;“谷神星”固体火箭运载能力相对较小,但发射更加灵活、快捷,就像招手即停的出租车服务,适合微小卫星零散发射或星座补网。

而固、液搭配的组合,也让星河动力能基本满足接下来航天市场的各类发射需求。

按部就班和“意外”

于是,在明确市场需求和所需要的火箭产品后,星河动力便又将其进一步分解,细化至发动机、控制系统、结构系统等各个环节,敲定各环节的产品功能和开发周期。

总的来说,星河动力的目标是实现高可靠性和低成本的火箭开发。在商业航天发展的初期,提供运输服务的商业火箭公司竞争的关键,就在于是否能拿出安全、低价的火箭产品。

星河动力希望未来能够把火箭的发射成本进一步压缩。刘百奇表示,实现低成本的路径有两个,最主要的是技术自主与技术创新。“火箭的低成本是设计出来的,火箭可靠性也是设计出来的。”

例如,为了控制成本,团队选择了自主研制火箭发动机的方案,而发动机在火箭中成本占比接近50%。

在刘百奇看来,自主研发能力正是星河动力的优势之一,据他介绍,目前团队约100人,其中,70%是来自于航天一线的工程师。

磨刀不误砍柴工,星河动力成功实现火箭入轨

“大家的年龄在35~45岁之间,基本都有10~20年的工作经验,专业上覆盖了整个火箭的总体设计、发动机设计、结构设计、电气设计、软件设计等,特别是在发动机环节,我们掌握了相关技术,并能快速实现突破。“

2018年3月,星河动力自研的“光年”系列固体发动机项目立项;同年11月,“光年”系列60t推力一级发动机(国内最大推力)试车成功;2019年12月,“谷神星一号”商业运载火箭三级发动机地面热试车成功……

刘百奇表示,两年多来,星河动力的实际开发节奏和最初的规划基本一致,“受外部因素变化的影响,最大的偏差也不会超过三个月”。

不过,团队在今年遇到了意外——原本计划在今年上半年进行的“谷神星一号”首飞,被一再延迟。

“主要还是受到了疫情的影响。”刘百奇解释道,当前星河动力的模式为主要负责设计环节和最后的总装总测,零部件的加工制造环节则委托给外部工厂。“因为疫情,不仅很多工厂复工困难,同时很多试验也无法按时开展。”

在诸多不可控因素的影响下,“谷神星一号”首飞被定在了今年11月7日。

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