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协会栏目【众妙之门】
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《商业航天、卫星互联网系列四：运载火箭（上）》
来源：锦汇资本
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01 运载火箭的定义及分类
运载火箭本质是快速远程运输工具，主要用于探空、发射人造卫星、运载载人飞船和空间站，以及作为其他飞行器的助推器等。20世纪20年代，戈达德的液体燃料火箭实验奠定了现代火箭技术的基础，20世纪中期，美苏太空竞赛推动了火箭技术的快速发展，标志性事件包括苏联的“斯普特尼克1号”和美国的“阿波罗11号”。随着技术进步，火箭逐步朝着更大运力和可回收方向发展，目前，SpaceX等私营公司的崛起通过先进制造和火箭可回收技术创新降低了太空探索成本，推动了商业太空旅行和更多太空任务。运载火箭是开展各项宇航活动的基础，集中反映了进入空间、利用空间和控制空间的能力，是航天能力建设的核心基础，也是国家现代科技发展水平和综合国力的重要标志。![]()
运载火箭按照燃料类型主要分为固体火箭和液体火箭，两者区别大体如下：![]()
一般来说，运载火箭多采用 2-4 级构型。从尾部最初一级开始，每级火箭燃料用完后自动脱落，同时下一级火箭发动机开始工作，使飞行器继续加速前进。速度逐级提高、火箭自重逐级减轻，从而将有效载荷送入轨道。但与此同时，一般情况下，由于级数增加，需要的连接和分离机构也就越多，将会增加火箭质量并且降低可靠性。而且火箭分级超过一定的次数后，对提高速度的作用就越来越不明显，所以运载火箭一般设计为 2-4 级。有时为了进一步增加推力，芯级火箭还会捆绑助推器。这种设计能够保证在任务成功的同时，尽可能地简化火箭的结构和减轻重量。除了常见的 2-4 级构型的运载火箭，火箭助推器通常被算作半级，因此也出现了许多半级构型火箭。比如，苏联发射的世界上第一颗人造地球卫星的卫星号运载火箭，就是在中间芯级火箭的周围捆绑了 4 支助推器，被称为“一级半”火箭；我国的长征五号运载火箭为捆绑四个助推器的两级半构型火箭。![]()
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02 运载火箭服役及发射概况
目前具备火箭发射能力的国家主要有美国、中国、欧洲、俄罗斯、印度等。近年来全球航天发射进入新的高峰期，2023年，全球运载火箭发射次数大幅跃升，首次突破200次大关，达到223次，较上年增长19.9%。2024年全球航天发射265次，较2023年增长18.8%。2023-2024年全球发射能力仍集中于美中俄三国，占发射总数80%以上，三国的主力运载火箭猎鹰系列、长征系列、“联盟”系列的发射次数已占全球70%以上。![]()
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2024年，全球运载火箭共计完成265次发射（包括259次入轨、6次亚轨道发射），259次成功，6次失败。较2023年223次发射，增长18.83%。![]()
其中，美国运载火箭发射次数占全球发射总量的54%、中国占26%、俄罗斯占6%、新西兰占6%、日本占3%、印度占2%、伊朗占2%、欧洲占1%。美国在役火箭主要有SpaceX公司的猎鹰9号和重型猎鹰火箭；美国火箭实验室的电子号运载火箭；联合发射联盟的火神；以及萤火虫航天的萤火虫-阿尔法。2015年SpaceX的运载火箭获得美国国家安全太空发射认证，SpaceX成为能够发射美国空军的机密荷载并被授权进行了多次发射任务。截至2023年年底，猎鹰9号共发射352次，猎鹰重型发射10次，占美国全年发射次数83%。未来SpaceX将发展重点放在了火箭重复使用技术上，重点关注星际飞船的研发。电子号运载火箭至今共发射43次，服务于商业小型卫星发射市场。火神运载火箭于2024年1月8日成功首飞，目标是满足美国政府国家安全太空发射计划的发射需求，供美国太空部队和美国情报机构用于国家安全卫星发射。萤火虫阿尔法至今共发射4次，用于发射商业小型卫星。![]()
欧洲火箭市场主要由阿丽亚娜(Ariane)系列大型运载火箭和织女星(Vega)系列轻型运载火箭组成。自2023年7月阿丽亚娜5型退役后及织女星发射失利的情况下，阿丽亚娜6型成为目前欧洲主力在役火箭。阿丽亚娜6型火箭于7月9日成功完成首次发射，是欧洲范围内高度最高、起飞质量最大、体积最大的运载火箭，也是欧洲地球高轨及深空运力最强的运载火箭。阿丽亚娜6型是固体运载火箭，使用的推进剂为液氢液氧，总推力达1370/180千牛顿,近地轨道运力为21.5吨，500km高度太阳同步轨道运载能力为15.5吨，700km高度太阳同步轨道运载能力为15.4吨。![]()
俄罗斯在役火箭主要有安加拉、质子号、联盟号系列。安加拉火箭至今已完成7次发射，负责发射重要有效载荷、开展探火探月等深空探测战略性任务。安加拉-A5的定位是替换即将于2025年退役的质子号M。质子M运载火箭承接了大量的商业发射任务，其累计发射次数已达115次，发射成本低但存在环境污染问题，计划于2025年退役。联盟号至今发射177次，主要任务是将联盟火箭变成全国产版本，完成军用卫星发射、载人飞船发射、货运飞船发射、商业发射等多种任务。安加拉A5是设计为发射重型载荷的火箭。通过其1个URM-1核心和4个URM-1助推器提供低轨到24.5吨、同步轨道5.4吨的运载能力。联盟-2是专为低轨道卫星设计的三级运载火箭。联盟-2迄今已发射177次，成功率为96%，通过该火箭发射的载荷包括OneWeb卫星、GLONASS导航星座、伽利略卫星等，是俄罗斯主力运载火箭。![]()
中国运载火箭主要为体系内科研院所和民营的商业航天企业共同参与，体制内主要是以长征系列和快舟系列为主，民营企业主要参与者有蓝箭、中科宇航、星河动力、星际荣耀、天兵科技、东方空间。长征系列火箭是我国的主力运载火箭。各类型号包括2号至11号及各自改型，其中运力最大的火箭为长征五号，近地轨道载荷运载能力可达25吨。长征六号X改型/长征九号/长征八号R等改型是我国正在研制的可重复使用的各型号运载火箭，具备一子级/助推器垂直定点返回能力，将对标SpaceX成为未来低轨卫星发射的重要运载力量。据《中国航天科技活动蓝皮书(2023年)》，2023年，中国航天实施67次发射任务，位列世界第二，研制发射221个航天器，发射次数及航天器数量刷新中国最高纪录。其中长征系列运载火箭47次发射全部成功，成功率100%，累计发射突破500次，其他商业火箭发射20次。2024年，我国新型火箭长征六号丙和长征十二号首飞成功，前者是新一代无毒、无污染中低轨道两级液体燃料运载火箭。后者则是中国首型3.8米直径单芯级液体运载火箭，可有效提高太阳同步轨道入轨能力和低轨互联网卫星星座组网能力，该两型火箭有望成为我国商业和低轨载荷的重要运载力量。![]()
我国商业火箭领域初创企业涌现，包括蓝箭航天、天兵科技、星际荣耀、东方空间、星河动力等商业航天公司均推出了各自的火箭型号，涵盖了液体火箭和固体火箭等各类燃料型号。2024年我国民营火箭共发射12次，与2023年基本持平，预计我国商业航天产业规模将突破2.3万亿元。海南商业航天二号发射工位能够满足9家火箭公司的19型火箭，目前中科宇航、蓝箭航天、天兵科技等许多国内头部商业航天企业都已经或计划落地文昌国际航天城，为后续我国低轨卫星大规模组网做好准备。多型号可回收火箭有望在近年试飞。据统计，我国商业火箭领域至少有六款可回收火箭正在研发进程中，分别是天兵科技的天龙三号、深蓝航天的星云一号、星河动力的智神星一号、蓝箭航天的朱雀三号、东方空间的引力二号、星际荣耀的双曲线三号。![]()
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陕西省创业投资协会成立于2003年11月，是由陕西省科技厅发起，经陕西省民政厅注册登记，由从事创业投资以及与创业投资相关的机构和个人自愿组成的全省性、非营利性、自律性的行业组织和社团法人。截至目前，协会共有会员190家，其中理事会员28家、普通会员158家，另有4家观察会员。协会是陕西省4A社团组织，中基协地方协会特别会员，省级技术转移示范机构。通过行业研究、项目路演，大赛组织，人才培养，行业交流等形式，有效促进了陕西创业投资环境建设和机构发展，得到社会的高度肯定，具有良好的平台影响力。联系电话：029-81026408
