中国商业火箭竞争进入新阶段
北京时间11月30日22时25分,长征十二号遥一运载火箭(CZ-12)在海南商业发射场2号工位点火升空,将卫星互联网技术试验卫星、技术试验卫星03星送入预定轨道,首次发射任务取得圆满成功。
这是我国新型商业火箭长征十二号的“首秀”,也是海南商业航天发射场建成以来执行的第一次飞行试验任务。
CZ-12的研发历程漫长而坎坷,随着首飞成功,中国商业火箭的竞争也将进入新阶段。
CZ-12是我国目前最大的两级构型运载火箭,由上海航天技术研究院(航天八院)研制,也是我国第一型突破3.35米铁路运输直径限制的运载火箭。
早在数年前,第四代火箭(当时长征十二号尚未命名)就已在我国2035火箭型谱规划之中,但受限于研发团队、项目资源、发射条件等因素影响,总体方案一直在“修补、调整”。
图/2035火箭型谱规划-2022版
曾参与过项目的李宇提起往事,十分感慨:“当时的规划是希望能按不同运力阶梯,形成我国新一代运载火箭的高、中、低运力搭配。”
在这过程中,也逐步实现新技术的验证以及火箭的逐步迭代更新。
“那时候,集团商业火箭公司还没成立,初步计划是,下一代火箭由航天一院和八院分别主导”,李宇说到,“航天一院为长八、长十、长九,覆盖3.35米、5米、10米;航天八院则是4米级,主要为XLV系列。”
最终落地的方案,也基本实现了当时的规划。
CZ-12与CZ-6、CZ-8/8A相比,直径增加到3.8米,且新的YF-100k较YF-100缩小安装包络,使一级发动机台数从2台增加到4台,大幅度提升了单芯级构型的运载能力;二级则与CZ-6A一样,采用两台YF-115。
一段时间以来,长征十二号都是以“第四代火箭”、“新型商业火箭”的名字出现在各类方案和汇报中。
XLV火箭的名称正式在公开信息中出现是在2023年。
2023年10月27日,针对将在海南商业航天发射场二号发射工位实现首飞的新型火箭——“XLV型号火箭”,海南国际商业航天发射有限公司联合中国航天科技集团有限公司第八研究院(以下简称八院),交流发射计划与流程,明确亟待协调事项。
2023.10XLV型号对接对接交流会,图源/ 海南商发
直到2024年初,《中国航天科技活动蓝皮书》发布,才正式对其有了官方介绍,正式公布火箭名称为长征十二号,代号CZ-12,并首次明确了将在2024年实施首次飞行试验任务。
2023年海南商发对二号工位和火箭首飞的要求是,要围绕2025年3月具备设备进场安装、6月具备火箭开展合练、发射能力的目标稳步协调推进。
不过,事与愿违。
不论是首飞火箭还是发射场,都出现一定程度延误和情况(箭星进度、相关审批、台风影响等因素),甚至一度传出使用1号工位的CZ-8A可能将先于CZ-12首飞的消息。
图源/央视新闻
在经历各种曲折后,最终确定,11月末CZ-12将作为海南文昌商业发射场的首次飞行任务火箭。
新发射场、新工位、新火箭,使得本次飞行试验任务备受关注。
与长12一样采用液氧煤油动力的同门火箭,还有长征八号甲、长征六号甲,以及中科院旗下的力箭二号(混合所有制),这些同级火箭也将成为CZ-12的有力竞品。
长征八号甲(CZ-8A)是中国运载火箭技术研究院研制的两级半构型运载火箭,也是CZ-8基本型火箭的改进型。(CZ-8基本型已于2020年12月22日首飞成功)
CZ-8A安装布局与CZ-8基本型相同,芯一级安装2台YF-100液氧煤油发动机,每枚助推器安装1台YF-100。二级换装航天一院的“通用氢氧末级”,直径从CZ-8的3米增加到3.35米,发动机从2台YF-75D更换为2台YF-75H,单台推力提升约1吨。
整流罩带有垣信卫星标识的CZ-8,图源/ DY-z185136553
据悉,CZ-8Y5发射时间已调整至2024年年底,同CZ-6A一样,后续也将承担千帆星座的发射任务。
长征六号甲(CZ-6A)由上海航天技术研究院研制,是我国第一种捆绑固体助推器的运载火箭,捆绑了4枚两段式固体助推器。
CZ-6A虽然从名称看是CZ-6的改进型,但构型与CZ-6有显著差别,没有体现模块化、组合化的特点。
CZ-6A芯一级与CZ-6一级同为3.35米直径,均安装YF-100液氧煤油发动机,但发动机数量由1台增加到2台。芯二级与CZ-6二级相比,均安装1台YF-115液氧煤油发动机,箭体直径也从2.25米增加到3.35米。
今年8月开始,CZ-6A已开始承担千帆星座组网发射任务,截至目前已发射两组(共计36星)。
力箭二号(PR-2)是中科宇航公司研制一款可复用运载火箭,一级捆绑两个通用芯一级助推器,采用9台YF-102液氧煤油发动机。
从已公布的信息看,力箭二号采用CBC构型,未来有可能仿照早期的长征八号R方案,通过捆绑一级整体回收而实现火箭复用。
依托航天六院的YF系列发动机支持,CZ-12“师兄弟们”的主动力基本都是液氧煤油。
图/航天六院发动机支持多款商业火箭
与CZ-12一样,由于完全同质于长征系列火箭的YF-102液体发动机及铝合金贮箱的配套保障能力,PR-2在核心配套端与几款长征火箭处在同一起跑线。
这也是航天科技集团的一次大胆自我检验,通过支撑民营总体单位来激发内部活力。
行业人士的田玉峰介绍,目前航天六院已成为商业火箭液体发动机的供货主力,未来或成为独立的液体发动机供应商,或者并入航天科技集团的商业火箭公司。
从各方面技术指标来看,CZ-12火箭优势并不明显。在SSO运力上,CZ-12不及PR-2和CZ-8A,只略好于CZ-6A。
得益于科学院的体制机制保障,PR-2从设计指标方面呈现明显优于其他几型火箭的运载效率。考虑到未来实现复用回收,上述各火箭的发射成本差距可能还要进一步拉大。
如果被寄予厚望的CZ-12运力和表现还不如同门产品,那么集团可能需要重新考虑下商业箭型的规划了。
好消息是,CZ-12的未来改款也有复用版的计划(CZ-12A/B),航天八院也完成了10公里级VTVL验证机飞行(龙云发动机@九州云箭),但复用版CZ-12何时登场、运力如何还犹未可知。
CZ-12整流罩印制的三个图标之一为:航天科技火箭技术(上海)有限公司,该型火箭将成为八院商业化火箭的主力之一,这也意味着未来将直面市场同级火箭的竞争。
图/CZ-12首飞箭整流罩的logo
2024年11月的珠海航天论坛上,航天科技集团商业火箭公司(集团商火,并非航天科技火箭上海公司)总经理王闻杰表示:未来将对标国际一流,基于开式液氧煤油发动机,打造两级构型、4米级直径的可重复使用运载火箭。
一面是集团商业火箭公司的复用火箭计划,一面是其他煤油复用火箭的追赶,一次性的CZ-12火箭市场竞争力,并不十分乐观。
如同美国的巨型星座发展带来大火箭时代一样,我国的卫星互联网建设,是众多商业火箭关注的庞大市场蛋糕。
除了今天盘点的几型火箭和航天商火公司的新箭规划外,未来还会有星云一号、智神星一号、天龙三号、朱雀三号、双曲线三号、引力二号等众多民商新火箭陆续登场。
如要在市场竞争中有所建树,提升火箭运力和履约效率、降低发射成本是要面临的问题。
需要承认的是,各型火箭的“百花齐放”,将进一步推动中国商业航天市场的发展。
同时,也预示着商业火箭行业优胜劣汰的阶段即将到来。
应受访者要求,李宇、田玉峰均为化名
↓《国家航天局:对商业航天发展的思考【视频干货版】》↓
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新华社、央视新闻、海南商发、灰机wiki及网络公开资料;
SpaceLens云上天镜对本文亦有贡献。
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