雷遞網(wǎng) 雷建平 7月12日報道

太空探索技術(shù)公司SpaceX持續(xù)火熱之際，國內(nèi)民營運載火箭領(lǐng)域也在快速發(fā)展。

近期，國內(nèi)可回收復(fù)用火箭公司深藍(lán)航天“雷霆-R1”可重復(fù)使用液氧煤油發(fā)動機(jī)(Thunder Reusable 1)完成首輪點火試車。

此次試驗使用同一臺發(fā)動機(jī)整機(jī)產(chǎn)品，共計進(jìn)行了5次點火測試，累計點火工作時間達(dá)到138秒，最長單次工作時長達(dá)到90秒；每次試車發(fā)動機(jī)均工作平穩(wěn)、啟動和關(guān)機(jī)正常，標(biāo)志著雷霆-R1發(fā)動機(jī)首輪試車取得成功。

這是時隔一個半月，深藍(lán)航天取得的又一進(jìn)展。2022年5月，深藍(lán)航天自主研發(fā)的“星云-M”1號試驗箭剛完成1公里級垂直起飛及降落（VTVL）飛行試驗。

雷霆-R1發(fā)動機(jī)是深藍(lán)航天研制的最新款可重復(fù)使用液氧煤油火箭發(fā)動機(jī)，深藍(lán)航天團(tuán)隊對此次點火試車試驗很重視。雷霆發(fā)動機(jī)就是深藍(lán)航天在可回收復(fù)用火箭這一賽道的“殺手锏”。

據(jù)介紹，SpaceX能取得成功背后，獵鷹9號運載火箭的回收復(fù)用技術(shù)爐火純青，其背后核心技術(shù)就是一級火箭采用的“梅林（Merlin）”液氧煤油發(fā)動機(jī)。

深藍(lán)航天CEO霍亮接受雷遞網(wǎng)創(chuàng)始人雷建平專訪時表示，深藍(lán)航天對標(biāo)SpaceX，“雷霆”的定位就是要做中國版梅林發(fā)動機(jī)。

更長時間點火試驗技術(shù)層面已成熟

此次“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)點火試車試驗，深藍(lán)航天花了約3周時間籌備。

據(jù)介紹，“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)是2022年6月5日被運到銅川試驗基地，從6月25日到29日的5天時間，“雷霆-R1”一共點了5次點火測試：第一次大概4秒鐘，第二次、第三次是7秒鐘，第四次是30秒，最后一次是90秒。

此次點火試車試驗有幾個特點：1、發(fā)動機(jī)不下臺，就是在試驗臺上，點完了再分析數(shù)據(jù)、檢查，再準(zhǔn)備，本質(zhì)上是一臺發(fā)動機(jī)的多次點火；2、點火時長最長達(dá)90秒，穩(wěn)定且持久；3、5次點火過程中實現(xiàn)不同工況，具有代表性。

霍亮說，“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)的原有理論設(shè)計數(shù)據(jù)都進(jìn)行了計算和仿真分析，發(fā)動機(jī)的各個部分也都進(jìn)行了充分的組件級測試；但這是第一次面對全新的、發(fā)動機(jī)整機(jī)全系統(tǒng)級別的點火測試。之所以會有4秒、7秒、30秒、90秒的點火試驗，首先要測試發(fā)動機(jī)啟動和關(guān)停的性能，其次要觀察穩(wěn)定工作段的數(shù)據(jù)。

“發(fā)動機(jī)在穩(wěn)定段工作時，并不是最危險的階段，啟動和關(guān)停的動態(tài)過程反而是最危險的過程。所以有了7秒鐘啟動點火，我們拿到穩(wěn)態(tài)的數(shù)據(jù)后心里就有底了，后面就是30秒到90秒的點火啟動過程?！?/p>

深藍(lán)航天投資人、真成投資創(chuàng)始合伙人李劍威對雷遞網(wǎng)表示，作為國有航天體系產(chǎn)品的有力補充，民營火箭公司需要專注在液體可回收火箭的研發(fā)上面，爭取實現(xiàn)中國在液體可回收、入軌可回收火箭上面零的突破。

“我看這次‘雷霆-R1’的點火試驗還是非常震撼的，因為最長一次點火達(dá)到90秒，差不多是火箭發(fā)射入軌階段的工作時長。從多次點火能力看，深藍(lán)要大幅領(lǐng)先于國內(nèi)同行企業(yè)?！?/p>

李劍威表示，SpaceX入軌火箭的發(fā)動機(jī)工作時長大概是120秒左右。未來深藍(lán)航天會快速延長發(fā)動機(jī)點火工作時間，達(dá)到120秒甚至200秒以上，這樣基本上就可以模擬出未來發(fā)射的全場景。

此次“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)第一階段點火試驗并未向120秒到200秒提升。但從目前獲得的測試結(jié)果看，只要燃料供給能力夠，實現(xiàn)超過200秒的點火已是囊中之物，深藍(lán)航天更長時間的點火試驗技術(shù)層面已經(jīng)成熟。

2023年底具備入軌發(fā)射能力

據(jù)介紹，雷霆-R1發(fā)動機(jī)當(dāng)前地面推力為20噸級別，可以達(dá)到星云1號運載火箭的入軌需求，處于與SpaceX相近的梅林-1A階段。

截至目前，相比于最初版本的梅林-1A引擎，梅林-1D++引擎的推力增長2.5倍。隨之而來的是火箭運載性能的大幅提升：最初采用梅林-1C的獵鷹9號V1.0火箭LEO運力僅有8.5噸，技術(shù)迭代后采用梅林-1D++引擎的獵鷹9號Block5構(gòu)型火箭LEO運力一舉提升至22.8噸（復(fù)用時16.2噸）。

采用三枚助推器串聯(lián)的獵鷹重型運載火箭一次性使用27臺梅林-1D++引擎，近地軌道LEO運力達(dá)到63.8噸，成為地表現(xiàn)役最強(qiáng)運載火箭。

霍亮指出，深藍(lán)航天的技術(shù)路徑與SpaceX相似。這次20噸級“雷霆-R1”發(fā)動機(jī)首輪點火試車試驗前，深藍(lán)航天已經(jīng)做了大量回收火箭基礎(chǔ)工作。這次首輪點火試車試驗成功和前期很多試驗，給了深藍(lán)航天信心和幫助，現(xiàn)在到了開花結(jié)果的階段，有一些成果快速出現(xiàn)。

而且，有SpaceX梅林系列發(fā)動機(jī)的發(fā)展路徑參考，后續(xù)雷霆-R1發(fā)動機(jī)會進(jìn)行相似技術(shù)迭代，逐步優(yōu)化、簡化設(shè)計、提升推力，預(yù)期在2-3年內(nèi)推力即可提升至40噸的水平，星云-1運載火箭的運載能力也將隨之取得長足的提升。

雷霆-R1版本的發(fā)動機(jī)計劃應(yīng)用于星云1號運載火箭上，該火箭的起飛重量達(dá)100噸以上，近地軌道運載能力可達(dá)2噸左右，并且在遠(yuǎn)期有重復(fù)使用20到50次的設(shè)計目標(biāo)，計劃在2023年底具備入軌發(fā)射能力。

深藍(lán)航天規(guī)劃是，雷霆-R1發(fā)動機(jī)后續(xù)進(jìn)一步升級優(yōu)化、提升發(fā)動機(jī)性能和推力水平，從而快速提升星云1號運載火箭的運載能力。雷霆-R1升級版發(fā)動機(jī)也可以用于未來的重型火箭星云-1H，近地軌道運力可達(dá)20噸。

中國也可以在海上回收火箭

截至2022年6月底，SpaceX的獵鷹9號運載火箭已經(jīng)進(jìn)行了158次成功發(fā)射、123次火箭成功著陸，并復(fù)用飛行99次。

2022年7月，SpaceX剛剛使用13手獵鷹9號芯級 (B1058.13) 發(fā)射53顆星鏈4-21組網(wǎng)衛(wèi)星。隨著此次53顆星鏈衛(wèi)星的發(fā)射，SpaceX已把2759個星鏈衛(wèi)星射入軌道。

霍亮對雷遞網(wǎng)表示，中國同行與SpaceX仍存在較大差距，從技術(shù)層面來說，要追趕SpaceX需要一定時間。但中國也有很好的優(yōu)勢和基礎(chǔ)，那就是有大量年輕的工程師和技術(shù)人員。

“隨著社會關(guān)注度的增加和投入的增加，國內(nèi)公司會發(fā)展得越來越快， 5年左右的時間，可能就達(dá)到SpaceX現(xiàn)在所能達(dá)到的程度?！?/p>

深藍(lán)航天是2022年5月完成1公里級垂直起飛及降落（VTVL）飛行試驗，火箭在爬升和下落的過程中同時進(jìn)行橫向移動，最后降落至著陸場“靶心”位置不足0.5米的點位。

這一步也使得深藍(lán)航天成為全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收復(fù)用全部低空工程試驗的公司（第一家為美國的SpaceX)。

根據(jù)規(guī)劃，深藍(lán)航天未來半年多時間，會進(jìn)行10公里級垂直起飛及降落（VTVL）飛行試驗。這一步之后，深藍(lán)航天的主要規(guī)劃就是圍繞著火箭入軌和入軌后一級火箭回收的主線不斷擴(kuò)展。

包括：1、雷霆-R1發(fā)動機(jī)進(jìn)一步測試，包括長程、多次啟動等等，這些都是為火箭入軌和垂直回收而服務(wù)；2、入軌火箭星云-1全箭的總裝；3、火箭總裝完后的綜合測試，包括從地面靜態(tài)點火至發(fā)射場執(zhí)行發(fā)射任務(wù)；4、實現(xiàn)發(fā)射入軌成功；5、實現(xiàn)一子級回收。

霍亮指出，深藍(lán)航天近期的目標(biāo)是，首型產(chǎn)品星云-1的起飛重量超過100噸、近地軌道運載能力達(dá)到2噸左右的量級。中期目標(biāo)是在提升火箭運載能力的同時，把起飛重量提升到200噸以上，同時實現(xiàn)一子級的垂直回收和重復(fù)使用。深藍(lán)航天預(yù)計的目標(biāo)是火箭能夠做到20次到50次的回收利用。從現(xiàn)在發(fā)動機(jī)試驗的情況來看，10次以上火箭回收重復(fù)利用是可以預(yù)期的。

遠(yuǎn)期目標(biāo)有兩點：1、在火箭回收前提下，火箭規(guī)模和運載能力的進(jìn)一步提升和成本進(jìn)一步下降；2、回收復(fù)用技術(shù)的進(jìn)一步深化，把火箭從部分重復(fù)使用變成完全重復(fù)使用，規(guī)模進(jìn)一步提升、成本進(jìn)一步降低?，F(xiàn)在有一個很好的標(biāo)桿和原型，就是“星艦”。

2020年5月，SpaceX成功發(fā)射兩名NASA宇航員進(jìn)入太空。SpaceX在發(fā)射2分多鐘后，火箭第一級分離，此后一級推進(jìn)器在海上回收成功。

中國同行是否可以實現(xiàn)火箭的海上回收？霍亮說，深藍(lán)航天可能會延續(xù)SpaceX的路徑——先從陸地火箭回收再到海上火箭回收。

海上火箭回收的難度更大，需要有一套海上的回收平臺系統(tǒng)，不僅要建造一個回收船，而且船在有海浪的情況下要比較平衡，因此對環(huán)境的要求會更苛刻，技術(shù)難度會更高。從原理上說，實現(xiàn)功能不難，但最終成效要靠實踐，要投入足夠多的資源和精力做好工作。

火箭回收領(lǐng)域商業(yè)前景清晰

盡管沒有上市，SpaceX已成全世界最大的獨角獸之一，估值超過千億美元。

2021年10月，SpaceX與新老投資者達(dá)成協(xié)議，以每股560美元的價格出售公司內(nèi)部人士發(fā)行的最多7.55億美元股票，當(dāng)時SpaceX估值升至1003億美元。

2022年6月，股權(quán)融資16.8億美元，估值超1200億美元。

SpaceX的巨大潛力讓不少投資者看到機(jī)會，紛紛在尋找中國的SpaceX，包括深藍(lán)航天在內(nèi)的國內(nèi)同行也立志要成為中國版的SpaceX，這個前提就是，深藍(lán)航天與其同行都需要提前鎖定賽道，并獲取足夠多的資金支持。

霍亮透露，火箭回收領(lǐng)域是中美在科技領(lǐng)域博弈中不可或缺的空天領(lǐng)域。從資金來源上來講，國內(nèi)會逐漸打開局面。深藍(lán)航天已啟動B輪融資，計劃募資3-5億元。在擁有資金支持的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)“星云”火箭的入軌以及回收。

“另一方面，深藍(lán)航天的策略是采用民營供應(yīng)鏈，盡可能降低研發(fā)或早期試錯成本，而把爆發(fā)力留在未來。我們具有后發(fā)優(yōu)勢，研究SpaceX的歷史你會發(fā)現(xiàn)，SpaceX發(fā)展很曲折，無論是產(chǎn)品、技術(shù)還是商業(yè)層面都走過不少彎路，經(jīng)過很多摸索才走到今天的道路?！?/p>

霍亮說，深藍(lán)航天是站在巨人肩膀上向前走，可以少走彎路，縮短追趕時間。最終目的是提高資本利用效率，用更少的資金達(dá)到最大產(chǎn)出效果。深藍(lán)航天在火箭發(fā)射入軌成功后，市場前景很樂觀?？煽?、廉價的運載火箭，從商業(yè)層面上前景無限。

李劍威說，SpaceX是通過可回收技術(shù)改變了火箭發(fā)射成本結(jié)構(gòu)。原來衛(wèi)星發(fā)射是整個火箭都報廢，再發(fā)一次必須再重新制造一枚火箭?，F(xiàn)在獵鷹9很多部分都可重復(fù)利用，而燒掉燃料成本占比不超過千分之五，因此成本大幅降低。

“所以回收火箭的整體商業(yè)模式非常清晰，能把火箭發(fā)射的毛利從百分之三四十提升到百分之八九十。只要能實現(xiàn)火箭可回收，深藍(lán)航天就可以盈利，甚至?xí)笠?guī)模盈利。”

以下是專訪霍亮及李劍威實錄：

雷建平：國內(nèi)火箭發(fā)射主要以固體發(fā)射為主，深藍(lán)航天當(dāng)初為何選擇液體燃料發(fā)射的路徑？

霍亮：我們認(rèn)為只有這一條途徑，才是民營火箭成長并壯大起來的正確技術(shù)途徑。通過這個途徑并實現(xiàn)火箭的回收和重復(fù)使用，能達(dá)到兩個目的：第一是大幅度降低運載價格，成本能大度降低；第二是能夠大幅度提升運載效率，相當(dāng)于火箭回收之后不用再去制造了，經(jīng)過檢修、修整能夠再次重復(fù)使用飛行。

雷建平：這一次發(fā)動機(jī)里有很多都是3D材料打印的，為什么會大面積使用3D打印技術(shù)？

霍亮：這也是我們在產(chǎn)品制造方面的一個特點，3D打印是一項新興的制造技術(shù)。隨著現(xiàn)在這一領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展和成本的降低，我們在這方面做了很多技術(shù)探索和嘗試，并計劃在未來將其作為主要的產(chǎn)品制造手段使用。

3D打印技術(shù)所帶來的好處是能夠避免傳統(tǒng)工藝的一些弱點，提高產(chǎn)品迭代的速度、把成本降下來，研發(fā)的速度可以更快。

另外通過3D打印工藝后，很多復(fù)雜的部件能被簡化、變成一個零件。比如說液體火箭發(fā)動機(jī)的推力室原來由幾百個零件組成；現(xiàn)在我們進(jìn)行一體化3D打印，可以改成只有兩個零件。精簡零件可以帶來可靠性的提升，第二個就是帶來成本的下降和速度的提升，最終達(dá)到又好又便宜的效果。

雷建平：SpaceX回收過程中爆炸過幾次。國內(nèi)創(chuàng)業(yè)者是否能容忍這種失?。?/p>

霍亮：只從技術(shù)和產(chǎn)品角度而言，新技術(shù)和產(chǎn)品的探索很難有一帆風(fēng)順、100%的成功。隨著大家對行業(yè)了解，應(yīng)該會更寬松或?qū)捜莸卣J(rèn)可在這個領(lǐng)域發(fā)展過程中所出現(xiàn)的曲折。

新技術(shù)領(lǐng)域探索新道路肯定會付出一定的代價。并且在火箭整個研發(fā)過程中，都是從不完美趨向完美產(chǎn)品的過程，這是必然發(fā)展趨勢。

李劍威：我們當(dāng)時看到深藍(lán)最欣賞的一點，他們供應(yīng)鏈?zhǔn)强梢宰约喊芽?，掌握著很多關(guān)鍵部件的主動權(quán)。原來成熟供應(yīng)鏈體系的貯箱、發(fā)動機(jī)價格昂貴、而且周期很長。而深藍(lán)航天采用了自主的民營供應(yīng)鏈體系。意味著每個火箭的試錯成本，可能只是原來的1/5，甚至1/10，容錯率會更高。

為何堅定看好深藍(lán)航天

李劍威：真成投資為什么在2021年選擇深藍(lán)？我們要回答的問題是如果投運載火箭，要投固體路線還是液體路線、液體路線里面投不可回收還是可回收。

對于固體運載火箭，我們是非常保留的。因為固體火箭在整個運載火箭里是比較邊緣的，只能打一些臨發(fā)的衛(wèi)星任務(wù)，通常都是很小推力的，而且成本非常高（每公斤入軌價格在10萬以上）。不能送大重量的衛(wèi)星。

另外，對于民營公司來說固體火箭有個問題，因為固體火箭的燃料屬于火工品，一個民營企業(yè)做固體火箭沒辦法和國有體制形成差異，甚至成本可能會比國有體制更高。作為民企來說，就是沒有競爭力了。

對于液體火箭，我們堅定是做可回收復(fù)用構(gòu)型的，因為不可回收構(gòu)型對于改變成本結(jié)構(gòu)沒有任何意義。我們意識到有些公司的火箭做了很多年，單臺發(fā)動機(jī)據(jù)說能到接近100噸，三臺并聯(lián)能達(dá)到300噸、四臺可能是400噸。

但問題在于，這個型號的有效載荷完全被長征系列的火箭給覆蓋了，比如說長二丙、長三甲系列，運載能力可以完全覆蓋這一區(qū)間。

長二丙、長三甲系列火箭非常成熟，成本也相對比較低，所以一個民營企業(yè)做這種不可回收的固體火箭很難跟國有企業(yè)形成差異化。而且這種不可回收構(gòu)型沒有太大發(fā)展?jié)摿Γ驗橐坏┌l(fā)動機(jī)四個并聯(lián)或者三個并聯(lián)確定之后，如果要做可回收火箭就要重新布局，把這些發(fā)動機(jī)重新排，這相當(dāng)于完全重新設(shè)計一款新火箭。所以我們也不看好任何不可回收構(gòu)型的液體火箭的創(chuàng)業(yè)。

液體可回收火箭領(lǐng)域，也有發(fā)動機(jī)選型的問題，究竟選液氧煤油發(fā)動機(jī)，還是液氧甲烷發(fā)動機(jī)。有一部分公司是為了技術(shù)先進(jìn)性，因為他們認(rèn)為馬斯克的新一代火箭星艦是用液氧甲烷發(fā)動機(jī)的，所以他們直接上液氧甲烷發(fā)動機(jī)。但是液氧甲烷發(fā)動機(jī)有一個問題，它是雙低溫的，液氧和甲烷都是低溫的。而液氧煤油只有液氧是低溫的，煤油是常溫的。雙低溫火箭的技術(shù)風(fēng)險和現(xiàn)場維護(hù)的復(fù)雜度，就比液氧煤油火箭要高很多。

比如說液氧煤油是現(xiàn)場維護(hù)難度是X，那液氧甲烷就是X平方。這個會帶來重大的應(yīng)用安全風(fēng)險。

而且如果看SpaceX做火箭，確實新一代星艦(starship)是用液氧甲烷的，但主要是為了完成火星登陸并且返回的任務(wù)。液氧煤油也是可以去火星的，但是因為目前探明火星有大量的甲烷，所以是可以確定用液氧甲烷的火箭是能夠飛回來的。但是液氧煤油去的話，未必能飛回來，這是星艦用液氧甲烷最核心的原因。但是他們所有的近地軌道任務(wù)，都是用成熟的獵鷹9實施的，獵鷹9就是液氧煤油火箭。液氧煤油還有一個好處是密度比沖更大，同樣體積的液氧煤油的效率要比液氧甲烷高20%以上。而這正是一級火箭所需要的重要指標(biāo)。

所以我們多了一個節(jié)點——不看那些一上來就選擇用液氧甲烷發(fā)動機(jī)的火箭公司，最后就專注在用液氧煤油發(fā)動機(jī)做可回收的液體火箭這個細(xì)分賽道。這個細(xì)分賽道有最大成功概率。

我們深入研究了SpaceX從2012年到2015年12月21號第一次入軌可回收成功，這段時間軸SpaceX究竟都做了一些什么？這個研究課題對于探索中國的可回收火箭來說最為關(guān)鍵。

今天的SpaceX很風(fēng)光，大概1200億美元的估值，也是盈利的公司。但早期也碰到很多技術(shù)問題，我們的專注點是SpaceX怎么去克服這些問題，做了什么？

我們看到從2012年開始，SpaceX做了很多次的低空可回收試驗，先做了低空，就是從易到難，先飛1米、5米、10米、40米、80米……最高飛到744米，一共做了8次。之后再用更大的火箭（獵鷹9R Dev試驗火箭）做高空的回收，然后再在入軌火箭里面嘗試回收，有一兩次失敗了，最后2015年底的陸上回收成功了，這是一個標(biāo)準(zhǔn)的可回收火箭的技術(shù)發(fā)展路徑。

借用馬斯克經(jīng)常提到的第一性原理來看，任何做液體可回收火箭的公司，都要經(jīng)過這些的技術(shù)節(jié)點的迭代，而且需要高度專注。從技術(shù)節(jié)點的進(jìn)度來看，深藍(lán)航天已經(jīng)完成了公里級的低空可回收試驗，以及可回收復(fù)用發(fā)動機(jī)雷霆R1的多次點火試驗。

所以我們認(rèn)為深藍(lán)航天在可回收火箭這個最有價值的商業(yè)航天領(lǐng)域，相對于其他國內(nèi)同行是遙遙領(lǐng)先的。接下來深藍(lán)計劃2023年底至2024年實現(xiàn)星云-1火箭入軌，及2024年的火箭入軌回收。

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