天回航天創始人劉紅軍:全球商業航天的競爭焦點是搶佔軌道資源,我們要儘快提升火箭運力

每經記者:舒冬妮 每經編輯:樑梟

劉紅軍從牀上彈起,一看時間凌晨三點,天還沒亮。但顧不了那麼多,他麻利地穿好衣服開車前往工作站,他想到一個點子,得馬上用設備做推進演算。等最終形成產品圖紙,已經是中午12點。

這是火箭發動機企業陝西天回航天技術有限公司(以下簡稱天回航天)創始人兼董事長劉紅軍的常態。每天睡前、走路、吃飯,只要是一個人的時候,他都在思考。想法很多,主要關於運載火箭和發動機,關於如何改進產品技術,如何更好地服務中國航天事業。

10月13日,SpaceX的星艦成功實現了“筷子夾火箭”,即用機械臂首次成功捕獲從天而降的一級火箭。劉紅軍對此很激動,他認爲這是火箭原位回收技術里程碑式的事件,運載火箭完全重複使用,爲實現探索太空航班化奠定了基礎。

簡單來說就是,也許未來某一天人們真的可以定時定點,像乘坐航班一樣乘火箭去太空。對於馬斯克的火星移民計劃,這或是重要一步。

但從全球商業航天競爭格局來看,劉紅軍倍感壓力。美國一家獨大,不僅是在軌衛星數量全球最多的國家,2023年火箭發射次數和發射重量上也都遠超其他國家。中國商業航天發展水平也與美國有一定差距。

全球各個國家都在加快自己衛星鏈的覆蓋,我國策略是“佔頻保軌”,就要儘快發射更多的衛星,所以劉紅軍滿腦子都是“降低火箭發射成本和提高運載效率”。

這位航天老兵已經從業33年。湖南人劉紅軍本科畢業於國防科技大學,1991年西安航天動力研究所(航天六院)碩士畢業後留任,曾擔任運載火箭長征六號副總設計師,航天推進技術研究院液氧煤油發動機系列總設計師等要職,現爲西北工業大學航天學院研究員、博士生導師。得益於政策鼓勵支持,他在2021年成立天回航天。今年2月,天回航天獲超億元A輪融資,投前估值20億元。

中國商業航天在2014年市場開放後進入快速發展階段,他也留意到,近年來,該市場投融資規模也在不斷擴大。IT桔子數據顯示,截至目前,我國商業航天產業共有近200起投融資,2024年至今11月,就有19起投融資,不少融資金額高達幾十億元。目前國內商業航天百花齊放,劉紅軍希望能多一些協作,少一些同業競爭。

11月13日,劉紅軍在第十五屆珠海航展現場接受了《每日經濟新聞》記者專訪,從火箭發動機談到商業航天,從競爭談到挑戰,他反覆強調,要努力“降低火箭發射成本和提高運載效率”。

珠海航展天回航天展臺 圖片來源:每經記者 舒冬妮 攝

商業航天與人們生活息息相關

NBD:火箭發射和商業航天是不是離普通民衆有些遙遠?

劉紅軍:其實火箭發射和商業航天與人們的生活息息相關,我們的手機以及很多通信設備用的都是衛星通信,衛星需要靠火箭發射到軌道,再提供信號,包括我們用到的航海定位、山區野外通信、資源勘測、導航等等,最源頭就是火箭。可能這個產業鏈太長了,大家聯想不到那麼多,覺得陌生,但它其實離我們很近。

國外有全民航天的概念,這在國內是沒有的,所以也希望大家都能參與進來,呼籲全民都參加航天的一些活動,通過網站網絡,全民共建未來太空,這可以很好地激勵航天企業的發展,同時有專業愛好者也可能成爲企業的智囊團,給到企業啓發。

NBD:您的團隊是如何定位天回航天的火箭發動機產品在市場中的角色?您如何看待公司在商業航天產業鏈上的定位?

劉紅軍:天回航天是一家專注於先進液體火箭發動機的高新技術企業,定位是要做國內商業航天液體動力的引領者和主導供應商。我們現在有4款液體火箭發動機,具體包括100噸推力液氧煤油混合循環發動機“紅龍一號”,85噸推力液氧煤油抽氣循環發動機“巧龍一號”,2.5噸推力先進高空發動機“小龍一號”及控龍系列發動機。目前在性能、推重比、可靠性、經濟性上,都是比較領先的,能有效提高火箭的運載效率。

火箭發動機相當於運載火箭的心臟,性能好壞直接決定了運載火箭的效率,所以發動機的技術門檻也是最高的,佔運載火箭的整體成本是30%至50%。其他的佔比比較高的就是箱體結構和電氣設備。

天回航天火箭發動機“巧龍一號” 圖片來源:每經記者 舒冬妮 攝

一臺火箭發動機的研發週期大概是3—5年,基於之前的沉澱,我們的進程比較快,3年就完成了多款發動機的研製,現在在不斷努力提高性能。

我在航天六院工作的時候,國家正在研製新一代火箭發動機,經歷了十來年漫長的研製週期。後面研製週期變成6—8年,再到現在的3—5年,在長期的積累和沉澱之後,研製速度大大加快了。

搶佔軌道資源是全球競爭焦點

NBD:隨着技術進步和市場需求的增長,商業航天正在成爲全球關注的焦點。全球的商業航天發展是什麼樣的?中國與之相比處於什麼境地?

劉紅軍:全球商業航天的發展可以說是一家獨大,主要指美國馬斯克的SpaceX公司,它的火箭發射佔據了全球絕大部分。而我們國家和美國比,航天發射運載效率仍有較大的提升空間。

單說發動機的話,在某些方面還是處於同等的水平。但我們的整體創新力度不夠,在發動機性能提升上還有一些空間。我們也希望通過努力,實現國家商業航天火箭發射的發展速度,提高我們的發射效率和降低成本。

總體來說,在商業航天的全球競爭格局中,美國一家獨大,中國也處於比較領先的地位,但也要意識到差距。

NBD:全球商業航天的競爭激烈嗎?這些競爭主要集中在哪些細分方向?

劉紅軍:比較激烈,特別是在軌道資源的搶佔上。因爲頻段資源和軌道資源都是有限的,全球都在加快完成自己的衛星鏈覆蓋,競爭壓力很大,我們要“佔頻保軌”(佔領頻段保留軌道),儘快發射更多的衛星。所以我們更加需要提高運載火箭的效率,大幅降低成本,加快火箭發射頻率。

中國的在軌衛星是900多顆,位居世界第二位。美國的在軌衛星數量是5000多顆,在全球總活躍衛星數量一半左右,就2023年就發射了2000多顆。僅SpaceX一家公司,近地軌道資源就佔據了大部分,所以這是非常非常迫切的競爭焦點。

NBD:那從您的視角來看,我國的衛星互聯網發展處於怎樣的階段和水平?目前商業航天最大的挑戰是什麼?

劉紅軍:商業航天最大的挑戰還是真正降低發射成本和提高效率,我們必須大幅提高運載火箭的運載效率和能力,從去年來看,我們的發射次數是有限的,這取決於兩個方面,一方面是發動機產能不足,不能支持高頻次的航天發射;第二是運載效率偏低,規模偏小,如果我們能做一些大型的運載火箭,把運載能力大幅提高,同時採用先進的高性能動力,可以大幅提高效率。

要組建衛星互聯網需要發射很多衛星,需要大運力商業運載火箭經過高頻次發射來實現。

另外一方面,資金的保障和試驗資源的保障等都還有很大挑戰。要加快高性能發動機研發的速度,需要資金的大量投入,充足的資金有助於快速迭代,服務於各種火箭總體的需求。

劉紅軍在珠海航展現場 圖片來源:每經記者 舒冬妮 攝

說到資金投入,我們不倡導每家公司都去建設自己的試驗檯和發射工位,因爲它的投入成本很高,建設週期也長。如果這些資源能被開放共享,也有利於提高資金的利用率。

希望國內航天企業多協作

NBD:今年10月,SpaceX的星艦成功實現了“筷子夾火箭”,我相信您肯定也第一時間關注到這個事情了,您當時第一感受怎麼樣?您如何看待SpaceX的成功經驗?

劉紅軍:“筷子夾火箭”這種回收方式取得成功,是原位回收技術里程碑式的事件,運載火箭的重複使用看到了曙光,爲探索太空實現航班化發射火箭奠定了基礎。

看到這個消息,我也很激動。可以說馬斯克在探索太空和商業航天上走出了一條成功之路,也激勵我們要儘快突破這種火箭完全重複使用的技術。發動機已經具備可重複使用的功能,但要實現商業運載火箭的完全重複使用,還需要攻克一些整體層面的關鍵技術。

實現火箭的可重複使用是降低成本的根本之路,這裡面發動機非常關鍵,因爲每次的重複試驗都要以犧牲部分運力爲代價,所以運載火箭的發射成功次數足夠多,才能真正大幅降低運載火箭的發射成本,所以這對發動機的可靠性、可重複使用性,都提出了非常高的要求。

我們在發動機頂層設計的時候,就考慮可靠性,同時通過批量化流水線生產提高一致性,降低發動機的製造和使用成本,最後能降低40%至50%成本。

要實現運載火箭的重複使用,就需要大量的試驗,需要大量試錯,馬斯克就是走的這樣一條路。從商業航天來說,我們希望能更多開放一些國家資源,能把試驗做得更充分,同時也能忍受一些實際飛行的試錯能力,提供更多的資源和機會,商業航天的發展可能會更好。

NBD:近幾年商業航天的投融資規模在加大,國內的商業航天競爭情況如何?

劉紅軍:近幾年國內商業航天的投融資規模在逐漸擴大,實際上也引進了很多具備發射能力的總體火箭公司。可以說國內的商業航天處於高速發展的初級階段,但仍需要大幅提高效率和降低成本,這是我們面臨的一個挑戰,也是必須儘快解決的問題。

所以國內的商業航天我希望是進行一些協作,而不是做同業競爭,這會對提高效率產生負面影響。讓專業的人做專業的事,發動機、指導控制、結構和總體都各司其職,然後形成協作,強強聯合,這會讓中國的商業航天發展更加健康,未來也會走得更遠。

目前來看,國內很多火箭公司都在研發自己的發動機,其實這樣會造成資源和資本的重複,我倡導和希望咱們能聯合起來,以各自專長來推進規模化發展。我們的發動機是將要進行規模化生產的,現在是已經佈局和規劃了一年滿產1000臺先進發動機生產規模,能保證爲其他商業航天公司提供優秀的動力。