運(yùn)載火箭產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)分析

運(yùn)載火箭產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)分析一、運(yùn)載火箭是進(jìn)入空間的主要工具，固體火箭和液體火箭各具優(yōu)勢(shì)1.1運(yùn)載火箭是進(jìn)入空間的主要工具，具有重大戰(zhàn)略意義運(yùn)載火箭是進(jìn)入空間的主要工具，反映國(guó)家航天技術(shù)水平。運(yùn)載火箭指的是用于將人造衛(wèi)星、載人飛船、航天站或星際探測(cè)器等送入預(yù)定軌道的火箭，運(yùn)載火箭是進(jìn)入空間的主要工具，決定著一個(gè)國(guó)家進(jìn)入空間、利用空間和控制空間的能力，是開(kāi)展空間探測(cè)、利用和開(kāi)發(fā)活動(dòng)的基礎(chǔ)和前提。運(yùn)載火箭是航天能力建設(shè)的核心基礎(chǔ)，也是國(guó)家現(xiàn)代科技發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。航天工程綜合性極強(qiáng)，到目前為止，世界上能獨(dú)立研制運(yùn)載火箭的國(guó)家僅有13個(gè)，而能夠獨(dú)立研制航天器的國(guó)家至少有30個(gè)，包括不少第三世界國(guó)家。因此，運(yùn)載火箭是衡量航天工程總體發(fā)展水平的最重要標(biāo)志之一。運(yùn)載火箭的發(fā)展關(guān)乎國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、科技等長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，具有重大戰(zhàn)略意義。20世紀(jì)六七十年代，被稱為改變歷史的“阿波羅”登月工程帶動(dòng)了美國(guó)液體火箭技術(shù)、合成材料、無(wú)線電技術(shù)等一大批高技術(shù)工業(yè)群體的發(fā)展，至今仍給政治、科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)甚至精神等諸多方面帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。航天技術(shù)的發(fā)展一直在推動(dòng)和改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，航天技術(shù)每1美元的投入將換來(lái)7~12美元的回報(bào)，目前中國(guó)已有2000多項(xiàng)航天技術(shù)成果應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，投入產(chǎn)出比高達(dá)1∶10。例如核磁共振和CT、航天粉煤加壓氣化和氣化爐等發(fā)源于航天的技術(shù)已經(jīng)在生活中得到廣泛應(yīng)用，有力支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展。全球運(yùn)載火箭的發(fā)展主要經(jīng)歷了“爭(zhēng)奪太空霸權(quán)”、“確保技術(shù)領(lǐng)先”、“實(shí)現(xiàn)高效可靠”等發(fā)展階段，現(xiàn)已進(jìn)入“創(chuàng)新發(fā)展模式”階段。1）第一階段：1957—1981年，全力爭(zhēng)奪太空霸權(quán)。以政治、軍事需求為核心，從1957年衛(wèi)星號(hào)首次發(fā)射，1961年聯(lián)盟號(hào)實(shí)現(xiàn)首次載人，1969年SaturnⅤ首次載人登月，運(yùn)載火箭源自彈道導(dǎo)彈，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭“從無(wú)到有”。2）第二階段：1981—2002年，確保技術(shù)領(lǐng)先。20世紀(jì)70年代美、蘇在航天運(yùn)輸領(lǐng)域轉(zhuǎn)向發(fā)展重復(fù)使用技術(shù)，1981年美國(guó)部分重復(fù)使用航天飛機(jī)首飛，1987年能源號(hào)火箭首飛。同期美、蘇、歐洲運(yùn)載火箭“從有到全”快速完善型譜，實(shí)現(xiàn)任務(wù)需求的能力全覆蓋，并啟動(dòng)了“模塊化、系列化”的新運(yùn)載火箭研制。3）第三階段：2002—2015年，AtlasⅤ、DeltaⅣ、ArianeⅤ系列火箭逐步成為進(jìn)入空間主力，實(shí)現(xiàn)高可靠、高任務(wù)適應(yīng)進(jìn)入空間，完成了“從全到優(yōu)”的跨越，未能按研制要求大幅降低發(fā)射費(fèi)用。4）第四階段：2015年至今，空間探索公司創(chuàng)新運(yùn)載火箭發(fā)展模式，以第一性原理重塑運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)制造理念，創(chuàng)新變革產(chǎn)品配套方式，實(shí)現(xiàn)了火箭一子級(jí)垂直回收并重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)了“從優(yōu)到卓越”。1.2運(yùn)載火箭主要由四部分組成，一般采用多級(jí)形式運(yùn)載火箭主要由結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、制導(dǎo)系統(tǒng)和有效載荷系統(tǒng)四部分組成。1）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：火箭的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)本質(zhì)上是火箭的框架和外殼，用于制造火箭的材料既要足夠堅(jiān)固，才能將飛行器固定在一起，并承受發(fā)射和上升過(guò)程中施加在其上的所有動(dòng)態(tài)力，還要足夠輕，以幫助它逃離地球引力并進(jìn)入軌道；2）推進(jìn)系統(tǒng)：火箭的推進(jìn)系統(tǒng)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料和氧化劑存儲(chǔ)系統(tǒng)以及噴管等部分，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)燃燒燃料和氧化劑，產(chǎn)生高速噴氣，從而產(chǎn)生反作用力推動(dòng)火箭前進(jìn)。推進(jìn)系統(tǒng)將運(yùn)載火箭穿過(guò)大氣層送入軌道，并允許其在太空真空中機(jī)動(dòng)，火箭的絕大多數(shù)質(zhì)量和內(nèi)部空間由推進(jìn)系統(tǒng)組成；3）制導(dǎo)系統(tǒng)：火箭的制導(dǎo)系統(tǒng)由一系列傳感器、機(jī)載計(jì)算機(jī)、雷達(dá)和其他導(dǎo)航設(shè)備組成，在引導(dǎo)其運(yùn)動(dòng)和確定其行進(jìn)方向方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它負(fù)責(zé)在發(fā)射過(guò)程中保持火箭直立，控制其在大氣層中的軌跡，并確定其在太空中的運(yùn)動(dòng)。俯仰、偏航和橫滾等主要運(yùn)動(dòng)均由制導(dǎo)系統(tǒng)控制，它還控制火箭的推力，包括在飛行器達(dá)到最大動(dòng)態(tài)壓力之前降低油流、關(guān)閉火箭并在適當(dāng)時(shí)間重新啟動(dòng)火箭；4）有效載荷系統(tǒng)：指運(yùn)載火箭需要運(yùn)輸?shù)教盏娜魏涡问降呢浳?個(gè)人，是火箭發(fā)射的主要任務(wù)，有效載荷一般在火箭的整流罩內(nèi)。運(yùn)載火箭一般采用2-4級(jí)構(gòu)型。多級(jí)火箭每一級(jí)點(diǎn)火飛行使得速度提高后自動(dòng)脫落，速度逐級(jí)提高，而重量逐級(jí)減輕，從而將有效載荷送入軌道。但是一般情況下，級(jí)數(shù)越多，需要的連接和分離機(jī)構(gòu)越多，會(huì)增加火箭質(zhì)量并降低可靠性，而且火箭分級(jí)超過(guò)一定的次數(shù)后，對(duì)提高速度的作用就越來(lái)越不明顯，所以運(yùn)載火箭一般設(shè)計(jì)為2-4級(jí)，有時(shí)為了進(jìn)一步增加推力，芯級(jí)火箭還會(huì)捆綁助推器。部分火箭部署上面級(jí)，可將有效載荷進(jìn)一步送入預(yù)定軌道?；鸺厦婕?jí)又稱為軌道轉(zhuǎn)移飛行器，是一種由運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)發(fā)射進(jìn)人地球軌道或準(zhǔn)地球軌道后，進(jìn)一步將有效載荷送人預(yù)定軌道或預(yù)定空間位置的飛行器，一般具有自主飛行、多次啟動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間在軌、多任務(wù)適應(yīng)等特點(diǎn)，能夠完成軌道轉(zhuǎn)移、軌道部署等工作。上面級(jí)基本上是一枚完整的航天運(yùn)載器，包括了完整的動(dòng)力、制導(dǎo)導(dǎo)航控制、熱控制、測(cè)控和結(jié)構(gòu)等系統(tǒng)，與運(yùn)載火箭不同的是，上面級(jí)的主要飛行環(huán)境，是地球高層大氣和宇宙空間，外界基本沒(méi)有大氣壓，輻射環(huán)境惡劣。與傳統(tǒng)發(fā)射模式相比，采用基礎(chǔ)級(jí)火箭+上面級(jí)的組合發(fā)射方式，先把上面級(jí)和衛(wèi)星一起送到低軌道，然后火箭分離，由上面級(jí)把衛(wèi)星送到中、高軌工作軌道，或者其他軌道，簡(jiǎn)化了運(yùn)載火箭的飛行過(guò)程，減輕了地面測(cè)控壓力。1.3火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是運(yùn)載火箭的核心，固體火箭和液體火箭各具優(yōu)勢(shì)發(fā)展火箭動(dòng)力先行，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是運(yùn)載火箭的核心部分?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)復(fù)雜，其性能直接影響火箭的運(yùn)載能力和飛行效率，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的成本高昂，占火箭整體成本的30%～50%。根據(jù)火箭的飛行要求，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具備大推力、高可靠、高比沖、低成本、使用維護(hù)簡(jiǎn)單等特征。按照推進(jìn)劑物態(tài)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)可分為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，但推力較小，難以實(shí)現(xiàn)多次起動(dòng)。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要由推進(jìn)劑藥柱、燃燒室殼體、噴管和點(diǎn)火裝置等組成，工作時(shí)，點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃推進(jìn)劑藥柱，藥柱燃燒轉(zhuǎn)化成熱能，通過(guò)噴管膨脹噴出，產(chǎn)生推力。常用的推進(jìn)劑有端羥基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等，其理論比沖一般在250s～290s，推進(jìn)劑出廠前預(yù)先裝填至燃燒室內(nèi)，化學(xué)性能穩(wěn)定，便于運(yùn)輸和長(zhǎng)期儲(chǔ)存，火箭整體運(yùn)輸至發(fā)射場(chǎng)，完成測(cè)試后即可實(shí)施發(fā)射，但固體推進(jìn)劑一旦被點(diǎn)燃，中止其燃燒極其困難，難以實(shí)現(xiàn)多次起動(dòng)。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)比沖大、推力大、可調(diào)節(jié)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)推進(jìn)劑的儲(chǔ)存和運(yùn)輸要求較高。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要由推力室、推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)、閥門和調(diào)節(jié)器、發(fā)動(dòng)機(jī)總裝元件等組成。以常用的泵壓式發(fā)動(dòng)機(jī)為例，點(diǎn)火裝置起動(dòng)點(diǎn)燃，給渦輪泵一個(gè)初始驅(qū)動(dòng)力，渦輪泵工作將貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑抽出，通過(guò)閥門的控制和調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，使推進(jìn)劑以規(guī)定的流量和混合比進(jìn)入推力室燃燒，然后在噴管內(nèi)膨脹加速，形成高速氣流排出，產(chǎn)生推力。常用雙組元推進(jìn)劑有液氧/煤油、液氧/液氫、液氧/甲烷等，其理論比沖一般在330s～430s，其推進(jìn)劑在發(fā)射場(chǎng)實(shí)施加注，準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，但通過(guò)閥門開(kāi)關(guān)和動(dòng)作，能夠?qū)崿F(xiàn)多次起動(dòng)和推力調(diào)節(jié)。液體火箭運(yùn)載能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用，是各國(guó)運(yùn)載火箭發(fā)展的重點(diǎn)和核心，固體火箭運(yùn)載能力較小，但是在響應(yīng)速度上具有顯著優(yōu)勢(shì)，是液體火箭的有力補(bǔ)充。近年來(lái)，世界各航天大國(guó)紛紛提出載人登月、衛(wèi)星星座、深空探測(cè)等重大航天活動(dòng)，這些任務(wù)對(duì)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提出了大推力、高可靠、高性能、低成本、短周期、可重復(fù)使用等目標(biāo)要求，液體火箭比沖大、運(yùn)載能力強(qiáng)，而且能夠多次起動(dòng)實(shí)現(xiàn)回收利用，因此成為各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)。固體運(yùn)載火箭簡(jiǎn)單可靠，發(fā)射前不需要再加注推進(jìn)劑，還可長(zhǎng)期整箭存儲(chǔ)，同時(shí)，固體運(yùn)載火箭發(fā)射方式多樣，能夠快速響應(yīng)，使用靈活便捷，對(duì)發(fā)射場(chǎng)依賴程度低，可以在陸地、海洋甚至空中發(fā)射，適用于軍事應(yīng)急發(fā)射以及商業(yè)快速發(fā)射，快響應(yīng)是商業(yè)航天贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)在要求，因此固體火箭在星座組網(wǎng)和補(bǔ)網(wǎng)中可以作為液體火箭的有力補(bǔ)充。從液體火箭的燃料來(lái)看，液氧煤油技術(shù)成熟度高，液氧甲烷更適合重復(fù)使用。液體火箭不同推進(jìn)劑組合常見(jiàn)的有4種：四氧化二氮/偏二甲肼、液氧/煤油、液氧/甲烷、液氧/液氫。四氧化二氮/偏二甲肼有劇毒，新一代運(yùn)載火箭已不再使用；液氧煤油穩(wěn)定性較好且易于儲(chǔ)存，能量密度高于液氧甲烷，技術(shù)成熟度較高；液氧甲烷成本較低，不易結(jié)焦積碳且比沖較高，可重復(fù)使用次數(shù)多，更適用于低成本可重復(fù)使用運(yùn)載火箭，也更加適用于未來(lái)的深空探測(cè)，如火星探測(cè)；液氧液氫比沖最大，但是穩(wěn)定性差。從近幾年的工程實(shí)踐上看，液氧煤油主要用于基礎(chǔ)級(jí)動(dòng)力，液氧甲烷主要用于重復(fù)使用動(dòng)力，液氫液氧主要用于末級(jí)動(dòng)力。二、商業(yè)航天的發(fā)展引爆火箭市場(chǎng)需求，星座建設(shè)、載人航天、深空探測(cè)等航天活動(dòng)帶動(dòng)運(yùn)載火箭市場(chǎng)規(guī)模高增2.1世界巨型星座建設(shè)如火如荼，載人航天、深空探測(cè)等活動(dòng)開(kāi)展火熱世界航天產(chǎn)業(yè)向商業(yè)化方向發(fā)展，商業(yè)航天需求成為運(yùn)載火箭新一輪發(fā)展浪潮的主要驅(qū)動(dòng)力。商業(yè)航天是在國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)指導(dǎo)下，利用社會(huì)化資本、遵循市場(chǎng)機(jī)制而開(kāi)展的航天活動(dòng)，是對(duì)由國(guó)家投資主導(dǎo)的政府航天的重要補(bǔ)充，可以有力提升資源配置效率效益，支撐航天技術(shù)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。根據(jù)BRYCETECH，2022年全球共開(kāi)展186次航天發(fā)射，其中100次是商業(yè)發(fā)射，占比達(dá)到53.76%。低軌星座優(yōu)勢(shì)明顯，遙感、通信等衛(wèi)星星座開(kāi)始廣泛采取大規(guī)模低軌星座模式，世界各大低軌衛(wèi)星星座建設(shè)如火如荼。低軌大型星座通過(guò)大量有序運(yùn)行在低地球軌道的低成本、小型化、智能化衛(wèi)星相互協(xié)作，形成“規(guī)模優(yōu)勢(shì)”，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)衛(wèi)星所不具備的優(yōu)點(diǎn)，主要包括：重訪頻率高、傳輸延時(shí)小、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)；單一節(jié)點(diǎn)失效對(duì)整體功能性能影響很小，整體可靠性高、系統(tǒng)生存能力強(qiáng)；衛(wèi)星數(shù)量大、批量生產(chǎn)成本相對(duì)低廉?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，低軌高密度大型星座在天基互聯(lián)網(wǎng)、遙感監(jiān)控、戰(zhàn)時(shí)通信、預(yù)警等應(yīng)用領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿?，全球各?guó)已發(fā)布數(shù)量龐大的遙感、通信衛(wèi)星星座計(jì)劃。航天強(qiáng)國(guó)積極布局載人登月、深空探測(cè)等重大航天活動(dòng)。美國(guó)NASA制定了“Artemis”（“阿爾忒彌斯”）計(jì)劃，2024年重返月球，并為探索火星做好準(zhǔn)備。月球可以作為深空探測(cè)的“中轉(zhuǎn)站”，前往更深更遠(yuǎn)的太空，美國(guó)計(jì)劃建立月球基地，作為前往火星或進(jìn)行其他星際探索的中轉(zhuǎn)站，深空探測(cè)將會(huì)極大拓展人類的活動(dòng)空間，帶動(dòng)科技、經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展。阿爾忒彌斯的早期任務(wù)隨著強(qiáng)大的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)火箭和獵戶座飛船的測(cè)試和開(kāi)發(fā)接近尾聲，NASA已經(jīng)具備了將人類送到月球軌道所需的基礎(chǔ)。我國(guó)目前正在研制新一代載人飛船和月面著陸器，新一代載人飛船可將3名航天員送入環(huán)月軌道并返回地球，月面著陸器可載2名航天員登陸月球并開(kāi)展科學(xué)探測(cè)活動(dòng)，我國(guó)計(jì)劃2025年前后發(fā)射深空探測(cè)器，對(duì)近地小行星和主帶彗星進(jìn)行探測(cè)，計(jì)劃在未來(lái)10年到15年實(shí)施火星采樣返回任務(wù)，計(jì)劃開(kāi)展木星系及天王星等行星際探測(cè)，開(kāi)展太陽(yáng)探測(cè)以及太陽(yáng)系邊緣探測(cè)，計(jì)劃在2030年左右實(shí)施“覓音計(jì)劃”，對(duì)太陽(yáng)系外是否有適宜人類居住的行星進(jìn)行探測(cè)。未來(lái)全球點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸、太空旅游有望成為現(xiàn)實(shí)，帶動(dòng)航天產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。隨著未來(lái)航天技術(shù)的進(jìn)步和人類生活消費(fèi)水平的提升，太空活動(dòng)將日益旺盛，商業(yè)航天不僅提供發(fā)射服務(wù)，還將輻射國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域和全面服務(wù)大眾。常態(tài)航班化高超聲速飛行可以大幅縮短全球點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，飛行可達(dá)性和乘坐舒適度將顯著改善，航天技術(shù)將對(duì)大眾出行方式帶來(lái)一次變革。利用航天技術(shù)可以到達(dá)大氣層邊緣或進(jìn)入太空，為普通人提供置身微重力環(huán)境的太空體驗(yàn)。俄羅斯聯(lián)盟號(hào)火箭已經(jīng)開(kāi)展了多年的空間站旅游服務(wù)，而維珍銀河、藍(lán)色起源等商業(yè)航天公司也在爭(zhēng)相進(jìn)入亞軌道旅游領(lǐng)域，提供低至25萬(wàn)美元的太空旅游體驗(yàn)服務(wù)。隨著太空旅游的成本進(jìn)一步降低，太空產(chǎn)業(yè)將真正觸及大眾，市場(chǎng)規(guī)模有望迎來(lái)爆發(fā)。2.2航天活動(dòng)帶來(lái)旺盛的火箭發(fā)射需求，運(yùn)載火箭市場(chǎng)空間廣闊星座建設(shè)、載人登月、深空探測(cè)等航天活動(dòng)對(duì)運(yùn)載火箭的需求高速增長(zhǎng)，運(yùn)載火箭市場(chǎng)空間廣闊。遙感星座一般包含幾顆到幾百顆衛(wèi)星，通常發(fā)射到SSO軌道，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座包含幾十到幾萬(wàn)顆衛(wèi)星，通常發(fā)射到LEO軌道。龐大數(shù)目的星座建設(shè)計(jì)劃已成為運(yùn)載火箭發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力之一，根據(jù)precedenceresearch，2023年全球火箭發(fā)射市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到164.5億美元，預(yù)計(jì)2032年達(dá)到502.9億美元，CAGR高達(dá)13.22%。其中，衛(wèi)星載荷發(fā)射需求接近一半。從國(guó)內(nèi)情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)商業(yè)航天處于市場(chǎng)爆發(fā)前期，“吉林一號(hào)”、“齊魯一號(hào)”、“女媧”、“天仙”等遙感星座，“微厘一號(hào)”和“吉利未來(lái)出行”等導(dǎo)航增強(qiáng)星座，“天啟”和“天行者”等窄帶通信星座，“云遙”和“天目”等氣象監(jiān)測(cè)星座都開(kāi)始進(jìn)入建設(shè)階段，火箭發(fā)射需求旺盛。根據(jù)頭豹研究院，2023年我國(guó)火箭市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到112.1億元，預(yù)計(jì)2027年達(dá)到284.2億元，CAGR高達(dá)26%，高于全球增速。三、運(yùn)載能力和成本依然是行業(yè)主要制約因素，運(yùn)載火箭向大運(yùn)力、低成本方向發(fā)展3.1運(yùn)載能力不足、運(yùn)載成本高昂是全世界火箭產(chǎn)業(yè)面臨的普遍問(wèn)題根據(jù)運(yùn)載能力，NASA將運(yùn)載火箭可分為小型（LEO≤2t）、中型（LEO2~20t）、大型（LEO20~50t）和重型（LEO≥50t）四類，隨著近年來(lái)運(yùn)載火箭運(yùn)力的不斷提升，北京跟蹤與通信技術(shù)研究所將運(yùn)載火箭重新分類為小型、中型、大型、超大型和重型。重型運(yùn)載火箭代表了一個(gè)國(guó)家更大、更遠(yuǎn)、自主進(jìn)入空間的能力。重型運(yùn)載火箭是國(guó)家綜合國(guó)力和航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志，從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，美國(guó)和蘇聯(lián)/俄羅斯相繼開(kāi)展了第一代重型運(yùn)載火箭的研制，包括美國(guó)土星－5（Saturn－5）和蘇聯(lián)/俄羅斯N－1火箭，80年代兩國(guó)又相繼研制了航天飛機(jī)和能源號(hào)（Energia）火箭，將人類的足跡從近地軌道擴(kuò)展到了月球。能源號(hào)保持運(yùn)載能力最強(qiáng)的世界紀(jì)錄，土星五號(hào)是NASA在阿波羅計(jì)劃和天空實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃兩項(xiàng)太空計(jì)劃中研制使用的大型多級(jí)液體燃料運(yùn)載火箭，LEO運(yùn)載能力達(dá)到118t，僅次于能源號(hào)，成功將載人的“阿波羅”號(hào)宇宙飛船送上月球軌道，將“天空實(shí)驗(yàn)室”空間站送入了近地軌道。目前，上述運(yùn)載器均已退役。月球距離地球約38萬(wàn)公里，實(shí)現(xiàn)載人飛行并登陸月球需要進(jìn)入奔月軌道的全部載荷達(dá)到50~100噸級(jí)，隨著載人月球探測(cè)、深空探測(cè)等重大工程的實(shí)施，各國(guó)進(jìn)入空間的需求快速增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)在2050年，全球進(jìn)入空間的規(guī)模將達(dá)到13萬(wàn)噸，超過(guò)當(dāng)前運(yùn)載能力兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此運(yùn)載能力不足是世界范圍內(nèi)火箭產(chǎn)業(yè)面臨的普遍問(wèn)題。全球火箭發(fā)射成本仍然偏高，為了實(shí)現(xiàn)航天的可持續(xù)發(fā)展，降低成本是必然要求。長(zhǎng)期以來(lái)，一次性運(yùn)載火箭由于具有不可回收、小批量生產(chǎn)、風(fēng)險(xiǎn)高等特點(diǎn)，發(fā)射服務(wù)價(jià)格水平始終較高。雖然SpaceX的獵鷹9號(hào)極大降低了火箭發(fā)射成本，但是對(duì)于旺盛的火箭發(fā)射需求市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，火箭發(fā)射成本仍然偏高，仍有巨大下降空間。低成本是商業(yè)航天滿足大眾需求的重要特征，如何降低成本實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效地進(jìn)出空間將決定其是否能夠更好地提供大眾化服務(wù)。若火箭發(fā)射成本進(jìn)一步下降，實(shí)現(xiàn)航班化發(fā)射后，全球點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸、太空旅游將成為可能，極大地帶動(dòng)太空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。3.2各大航天強(qiáng)國(guó)正在積極開(kāi)展重型運(yùn)載火箭的研發(fā)為了滿足載人重返月球、載人登陸火星以及地球以遠(yuǎn)深空探索需求，美國(guó)、俄羅斯政府以及私營(yíng)公司積極推進(jìn)新一代重型運(yùn)載火箭的研制，包括“航天發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）、“超重-星艦”（Super-heavyStarship）運(yùn)輸系統(tǒng)，以及“葉尼塞”（Yenisei）重型運(yùn)載火箭，以滿足未來(lái)的長(zhǎng)期、可持續(xù)的深空探索需求。目前SLS的進(jìn)度最快，在2022年11月16日成功完成首飛，將“獵戶座”（Orion）飛船送入奔月軌道。除載人以及深空探測(cè)以外，星座建設(shè)以及更新?lián)Q代也對(duì)重型運(yùn)載火箭有著巨大需求。目前各國(guó)的低軌星座計(jì)劃包含上萬(wàn)顆衛(wèi)星，而且部分衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命較短，更新迭代需求大，目前運(yùn)載火箭的運(yùn)力無(wú)法滿足如此規(guī)模的星座建設(shè)及迭代需求，因此重型運(yùn)載火箭對(duì)星座建設(shè)的意義同樣重大。3.3重復(fù)使用是降低火箭發(fā)射成本的有效手段根據(jù)《長(zhǎng)征八號(hào)：長(zhǎng)征火箭系列商業(yè)化與智慧化的先行者》，縱觀國(guó)際上面向商業(yè)市場(chǎng)的運(yùn)載火箭，其降低成本的技術(shù)手段主要體現(xiàn)在以下方面：1）充分繼承已有技術(shù)并盡可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化設(shè)計(jì)（模塊化、系列化、組合化）；2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造；3）降低電氣系統(tǒng)成本；4）簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；5）整體優(yōu)化；6）采用重復(fù)使用技術(shù)；7）自主安控。因火箭硬件成本占比高，重復(fù)使用可大幅降低火箭發(fā)射成本，同時(shí)還能明顯降低火箭產(chǎn)能需求。根據(jù)馬斯克，火箭一級(jí)成本占比60%，上面級(jí)占比20%，整流罩10%，其余10%為推進(jìn)劑，火箭硬件成本占比高，因此可回收/復(fù)用能夠有效降低火箭發(fā)射成本，同時(shí)還能減少對(duì)火箭產(chǎn)能的需求。運(yùn)載火箭回收模式主要包括傘降回收、升力式水平飛回、垂直起降回收三種方式。傘降回收方式的技術(shù)方案為：在無(wú)動(dòng)力狀態(tài)下僅依靠氣動(dòng)力進(jìn)行減速，降落傘憑借其較大的阻力面積而具有較好的氣動(dòng)減速效果。運(yùn)載火箭子級(jí)工作完畢后再入大氣層，火箭上配套的降落傘在進(jìn)入稠密大氣層后打開(kāi)，在下降過(guò)程中依靠大氣阻力進(jìn)行減速，當(dāng)阻力與重力一致時(shí)，勻速下降，并可選擇配置翼傘進(jìn)行機(jī)動(dòng)，實(shí)施可控回收。同樣在著陸段，為減少著陸沖擊，可選擇配置緩沖氣囊。升力式水平飛回方式的技術(shù)方案為：將運(yùn)載火箭外形進(jìn)行較大調(diào)整，增設(shè)升力式翼型、控制舵面及著陸架等。此類運(yùn)載器可使用火箭動(dòng)力垂直起飛，也可采用組合動(dòng)力等能源水平起飛，本文僅討論火箭動(dòng)力垂直起飛的情況。在返回再入大氣層的過(guò)程中，火箭依靠大攻角和升力式翼型進(jìn)行長(zhǎng)距離的氣動(dòng)減速，并采用可控舵面進(jìn)行姿態(tài)、航跡控制，在著陸前依靠末段制導(dǎo)進(jìn)行能量管理，最終使用著陸架進(jìn)行水平著陸。垂直起降回收方式的技術(shù)方案為：不改變運(yùn)載火箭基本外形，僅增設(shè)氣動(dòng)舵、著陸機(jī)構(gòu)等。運(yùn)載火箭子級(jí)工作完畢后進(jìn)人滑行調(diào)姿態(tài)段，在再人大氣層初始階段進(jìn)行動(dòng)力減速，以滿足飛行剖面中載荷與熱環(huán)境的約束，之后依靠氣動(dòng)力進(jìn)行減速，著陸階段采用主動(dòng)力進(jìn)行減速與調(diào)整，最后依靠箭上或地面設(shè)備進(jìn)行緩沖，完成回收。傘降回收成本低，技術(shù)成熟度高，但難以精確控制落點(diǎn)，升力式水平飛回需要對(duì)火箭進(jìn)行復(fù)雜氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)，影響效率，著陸適應(yīng)性差，但水平回收的機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)較大范圍的自主機(jī)動(dòng)，在特殊場(chǎng)合能發(fā)揮更大的作用。垂直起降落點(diǎn)精度高，但運(yùn)載損失較大。相比于火箭的其他回收形式，火箭采用垂直回收的方式對(duì)地面場(chǎng)地及保障要求更低、對(duì)火箭運(yùn)載效率影響更小、火箭回收技術(shù)可行性更加可靠和穩(wěn)定，商業(yè)應(yīng)用價(jià)值更高，是當(dāng)前火箭回收的最主流方式?？蓮?fù)用火箭需要綜合考慮全壽命周期成本，其研制費(fèi)用、制造費(fèi)用、回收費(fèi)和維護(hù)維修費(fèi)高于一次性火箭，發(fā)射場(chǎng)費(fèi)用與一次性火箭相當(dāng)。全壽命周期成本不僅僅包括研制費(fèi)、制造費(fèi)和發(fā)射場(chǎng)費(fèi)用，還包括回收費(fèi)和維護(hù)維修費(fèi)。由于涉及重復(fù)使用技術(shù)的攻關(guān)，重復(fù)使用航天運(yùn)載器的研制費(fèi)高于一次性運(yùn)載火箭。由于重復(fù)使用航天運(yùn)載器增加著陸緩沖機(jī)構(gòu)、柵格舵、回收控制系統(tǒng)等硬件，其制造費(fèi)也高于一次性運(yùn)載火箭。發(fā)射場(chǎng)費(fèi)用主要由推進(jìn)劑費(fèi)用、測(cè)試、運(yùn)輸和發(fā)射、發(fā)射場(chǎng)管理和地面技術(shù)支持系統(tǒng)等費(fèi)用構(gòu)成，與一次性使用火箭相當(dāng)?；厥召M(fèi)主要包括箭體結(jié)構(gòu)的回收、運(yùn)輸和檢查等費(fèi)用。維護(hù)維修費(fèi)包括主要部件的維護(hù)、修復(fù)更換費(fèi)用和維修的人工成本等。除全壽命周期成本外，重復(fù)使用后帶來(lái)的運(yùn)載能力損失也需要考慮在內(nèi)，在重復(fù)使用次數(shù)足夠多時(shí)火箭發(fā)射成本才會(huì)顯著下降。根據(jù)《重復(fù)使用航天運(yùn)載器的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)》，以兩級(jí)中大型運(yùn)載火箭為例，考慮未來(lái)利用該火箭執(zhí)行進(jìn)入空間任務(wù)總規(guī)模為1萬(wàn)t，并以其一次性使用運(yùn)載能力20t為基準(zhǔn)。假設(shè)一子級(jí)重復(fù)使用后運(yùn)載能力損失20%，兩級(jí)完全重復(fù)使用后運(yùn)載能力損失40%；并綜合考慮研發(fā)和制造費(fèi)用的增加，以及回收和維護(hù)維修費(fèi)用的增加。分析得到：在重復(fù)使用次數(shù)很少時(shí)單位載荷發(fā)射成本并沒(méi)有減少，且對(duì)于完全重復(fù)運(yùn)載器而言這種情況更顯著。當(dāng)重復(fù)使用次數(shù)增加，發(fā)射成本不斷下降。當(dāng)火箭完全重復(fù)使用且復(fù)用次數(shù)足夠多時(shí)，全箭制造成本將趨于0，最終發(fā)射成本集中于發(fā)射場(chǎng)、回收費(fèi)和維護(hù)維修費(fèi)。因此，為最終達(dá)到大幅降低進(jìn)入空間成本的目標(biāo)，同時(shí)還需努力降低發(fā)射場(chǎng)、回收費(fèi)和維護(hù)維修費(fèi)。此外，重復(fù)使用還可以降低對(duì)火箭產(chǎn)能的需求，減少相關(guān)產(chǎn)線的建設(shè)需求，一定程度上降低火箭發(fā)射成本。四、美國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)實(shí)力世界領(lǐng)先，SpaceX使得差距進(jìn)一步拉大自1957年以來(lái)，蘇聯(lián)先后成功研制衛(wèi)星號(hào)、東方號(hào)、聯(lián)盟號(hào)、閃電號(hào)、宇宙號(hào)、旋風(fēng)號(hào)、質(zhì)子號(hào)、能源號(hào)等運(yùn)載火箭，形成了能力完備的運(yùn)載火箭體系，支撐其在人類航天史上創(chuàng)造了第一顆人造地球衛(wèi)星、第一艘載人飛船、第一個(gè)月球探測(cè)器等多項(xiàng)世界第一。但1991年蘇聯(lián)解體后，俄羅斯年航天發(fā)射次數(shù)呈下降趨勢(shì)。目前俄羅斯主要依托進(jìn)步國(guó)家航天科研生產(chǎn)中心、赫魯尼切夫國(guó)家航天科研生產(chǎn)中心兩大科研生產(chǎn)聯(lián)合體研制火箭，前者以聯(lián)盟號(hào)為主，后者以質(zhì)子號(hào)、安加拉系列為主。由于經(jīng)濟(jì)逐漸下行，運(yùn)載火箭整體更新?lián)Q代比較緩慢。為此，俄羅斯一方面積極開(kāi)展國(guó)際合作：積極參加國(guó)際空間站艙段建造以及載人與貨運(yùn)發(fā)射任務(wù)，為美國(guó)宇宙神系列運(yùn)載火箭研制提供高性能液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)；另一方面俄羅斯還將退役的和根據(jù)戰(zhàn)略武器削減條約而裁減的戰(zhàn)略導(dǎo)彈改裝成隆聲號(hào)、第聶伯、波浪號(hào)和靜海號(hào)等火箭，投入商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)。依靠運(yùn)載火箭發(fā)射價(jià)格低、性能好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，俄羅斯占據(jù)了一定國(guó)際市場(chǎng)。但隨著美國(guó)SpaceX公司持續(xù)降低發(fā)射成本，且2010年后俄羅斯發(fā)射事故頻發(fā)，以及國(guó)際環(huán)境持續(xù)惡化，俄羅斯逐步喪失了國(guó)際發(fā)射市場(chǎng)。整體來(lái)看，俄羅斯由于受經(jīng)濟(jì)下行和國(guó)際環(huán)境持續(xù)惡化影響，運(yùn)載火箭更新?lián)Q代緩慢，仍以蘇聯(lián)時(shí)期聯(lián)盟號(hào)、質(zhì)子號(hào)為主力火箭。歐洲是繼美、俄之后第3個(gè)擁有衛(wèi)星發(fā)射能力的地區(qū)，多國(guó)聯(lián)合研制了阿里安系列運(yùn)載火箭，可執(zhí)行單星、雙星甚至多星的發(fā)射，確立了歐洲運(yùn)載火箭在國(guó)際航天發(fā)射市場(chǎng)中的地位。同時(shí)，歐洲也在積極發(fā)展中小型運(yùn)載火箭，與俄羅斯合作研制聯(lián)盟號(hào)ST運(yùn)載火箭，以及意大利牽頭研制的織女星小型運(yùn)載火箭有效地補(bǔ)充了阿里安運(yùn)載火箭在中低地球軌道有效載荷發(fā)射方面的空缺。整體而言，歐洲火箭發(fā)展堅(jiān)持“少而精”的發(fā)展路線，注重經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，但火箭具體技術(shù)方案受困于歐洲多國(guó)利益平攤，無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)，且近期受到俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)等國(guó)際形勢(shì)影響，航天任務(wù)和研制經(jīng)費(fèi)存在諸多不確定性。4.1美國(guó)一次性火箭和可重復(fù)使用火箭并行發(fā)展，SpaceX在可重復(fù)使用火箭領(lǐng)域一騎絕塵美國(guó)作為航天領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的強(qiáng)國(guó)，自艾森豪威爾政府起，每屆政府均出臺(tái)《國(guó)家航天政策》，頂層指導(dǎo)運(yùn)載火箭等航天領(lǐng)域發(fā)展，發(fā)展初期，美國(guó)運(yùn)載火箭由國(guó)家戰(zhàn)略需求單一驅(qū)動(dòng)，隨后國(guó)家出臺(tái)航天政策鼓勵(lì)商業(yè)航天發(fā)展。依托國(guó)家政策牽引，美國(guó)具備陸、海、空基多平臺(tái)發(fā)射手段，覆蓋小、中、大、重等各種載荷發(fā)射需求。在不同時(shí)期先后發(fā)展了包括大力神（Titan）系列、宇宙神（Atlas）系列、德?tīng)査―elta）系列、獵鷹（Falcon）系列等多種火箭。美國(guó)實(shí)施一次性運(yùn)載火箭和可重復(fù)使用運(yùn)載火箭并行的發(fā)展策略，構(gòu)建了較為完整的運(yùn)載火箭型譜，具有發(fā)射方式多樣、進(jìn)入空間能力覆蓋全面的顯著特點(diǎn)。美國(guó)現(xiàn)役主力火箭運(yùn)載能力可覆蓋低軌63.8t、地球同步轉(zhuǎn)移軌道26.7t。繼“土星”5和航天飛機(jī)之后，下一代主力重型運(yùn)載火箭SLS已經(jīng)首飛。在可重復(fù)使用領(lǐng)域，SpaceX處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。目前，美國(guó)主力一次性運(yùn)載火箭主要有“宇宙神”5和“德?tīng)査?兩個(gè)系列?！坝钪嫔瘛?系列由洛馬公司負(fù)責(zé)研制，采用通用化的設(shè)計(jì)模塊，通過(guò)捆綁不同數(shù)量、不同類型的助推器，可實(shí)現(xiàn)GTO運(yùn)載能力8.9t?！暗?tīng)査?系列是由波音公司負(fù)責(zé)研制的全氫氧動(dòng)力火箭，通用芯級(jí)捆綁構(gòu)型的“德?tīng)査?H火箭可實(shí)現(xiàn)LEO運(yùn)載能力28t，GTO運(yùn)載能力14t，在大型運(yùn)載火箭發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)上占主要份額。“宇宙神”5、“德?tīng)査?H執(zhí)行LEO軌道單位載荷發(fā)射價(jià)格分別約合人民幣5.6萬(wàn)元/kg和8萬(wàn)元/kg，執(zhí)行GTO軌道單位載荷發(fā)射服務(wù)價(jià)格分別約合人民幣12萬(wàn)元/kg和16萬(wàn)元/kg。整體來(lái)看，美國(guó)作為航天強(qiáng)國(guó)，始終致力于維持其在航天領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位，強(qiáng)大的工業(yè)、技術(shù)基礎(chǔ)是美國(guó)航天發(fā)展的先決條件，支撐其政策轉(zhuǎn)變后商業(yè)航天快速發(fā)展。可重復(fù)使用方面，SpaceX公司堅(jiān)持簡(jiǎn)單、低成本、高可靠性的運(yùn)營(yíng)模式，不斷探索和實(shí)踐，大幅降低了研發(fā)周期、研發(fā)成本和發(fā)射價(jià)格，改變了傳統(tǒng)的航天市場(chǎng)格局，并創(chuàng)造了商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)單次有效載荷發(fā)射價(jià)格最低、首次回收火箭主體重新發(fā)射、現(xiàn)役發(fā)射能力最強(qiáng)的火箭等一系列成果，使得美國(guó)運(yùn)載火箭的實(shí)力與其他國(guó)家進(jìn)一步拉大。獵鷹系列運(yùn)載火箭的演進(jìn)可劃分為3個(gè)周期，第1周期由“無(wú)”到“有”，以液氧煤油小火箭（1臺(tái)Merlin1A/C+1.2m箭體）突破運(yùn)載技術(shù)；第2周期由“有”到“精”，以采用全液氧煤油動(dòng)力的兩級(jí)單芯級(jí)火箭（9臺(tái)Merlin1C/D+Φ3.66m箭體）達(dá)到傳統(tǒng)大型捆綁火箭性能；第3周期由“精”到“卓越”，一子級(jí)多次垂直回收。目前定型的獵鷹-9（Block5版）是一款兩級(jí)構(gòu)型的運(yùn)載火箭，總長(zhǎng)70m，起飛質(zhì)量550t，地球同步轉(zhuǎn)移軌道8.3t/6.0t（回收），LEO運(yùn)載能力22.8t，一、二級(jí)均使用梅林1D液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，一級(jí)使用9臺(tái)梅林1D發(fā)動(dòng)機(jī)，采用OctaWeb結(jié)構(gòu)布局，二級(jí)使用1臺(tái)梅林1D真空型發(fā)動(dòng)機(jī)。梅林1D是在梅林1C基礎(chǔ)上研發(fā)的，采用燃?xì)獍l(fā)生器開(kāi)式循環(huán)，最新衍生版梅林1D發(fā)動(dòng)機(jī)海平面推力84.5t，真空推力98.1t，真空比沖311s，推力可調(diào)節(jié)范圍50%～110%，具備100次以上可重復(fù)使用能力。獵鷹9號(hào)采用垂直起降回收技術(shù)，有返場(chǎng)著陸和海上平臺(tái)兩種回收方式?；厥者^(guò)程主要包括水平機(jī)動(dòng)尋找著陸點(diǎn)、姿態(tài)調(diào)整、反推著陸等階段。返場(chǎng)回收需要預(yù)留更多推進(jìn)劑，對(duì)運(yùn)載能力影響較大，對(duì)助推器的返回彈道控制要求更高。海上平臺(tái)面積小，易受海面風(fēng)浪等不確定因素影響，對(duì)助推器落點(diǎn)精度要求較高，但是運(yùn)載能力損失較小。獵鷹-9是近年來(lái)美國(guó)發(fā)射頻率最高的火箭，也是全球唯一常態(tài)化重復(fù)使用的運(yùn)載火箭，在商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)上占有重要地位。2021年獵鷹-9單一型號(hào)入軌載荷總重345t，占全球發(fā)射質(zhì)量的53%，SpaceX公司2022年利用3個(gè)發(fā)射工位完成60次獵鷹－9（Falcon－9）火箭發(fā)射，平均每周發(fā)射超過(guò)1次，且全部取得成功。在60次發(fā)射任務(wù)中：58次進(jìn)行一子級(jí)回收全部成功，另外2次因發(fā)射軌道需求以及子級(jí)復(fù)用接近上限而放棄回收；僅使用4枚新制造一子級(jí)，其余56次發(fā)射任務(wù)均采用復(fù)用一子級(jí)；B1058一子級(jí)突破15次的最大復(fù)用次數(shù)；B1062一子級(jí)創(chuàng)下21天的最短復(fù)用間隔；一子級(jí)平均復(fù)用間隔為94天。上述數(shù)據(jù)不僅表明獵鷹－9火箭的垂直起降復(fù)用技術(shù)愈發(fā)成熟，而且也初步顯現(xiàn)出類似航班化運(yùn)營(yíng)的模式，新制造的硬件越來(lái)越少、復(fù)用次數(shù)越來(lái)越多、復(fù)用周期和間隔越來(lái)越短，檢測(cè)維護(hù)投入更多。馬斯克表示，計(jì)劃2024年平均每月開(kāi)展12次火箭發(fā)射，全年發(fā)射次數(shù)達(dá)到144次。4.2超重-星艦在運(yùn)力和成本上更進(jìn)一步，在軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明根據(jù)星鏈2028年后穩(wěn)定8000顆/年的衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃，獵鷹-9的運(yùn)力明顯不足，故而SpaceX研制了未來(lái)用于遠(yuǎn)距離載人、貨物運(yùn)輸?shù)男乱淮苫厥栈鸺?星艦。超重-星艦（SuperHeavy-Starship）是太空探索公司（SpaceX）在2016年提出為“殖民火星”、“使人類成為多星球物種”等偉大遠(yuǎn)景研制的重型太空運(yùn)輸系統(tǒng)，具備完全重復(fù)使用和超大的運(yùn)載能力，可執(zhí)行近地軌道、月球、火星甚至更遠(yuǎn)軌道的商業(yè)航天發(fā)射任務(wù)。隨著近年美國(guó)全球戰(zhàn)略布局以及重返月球計(jì)劃的興起，星艦航天器被設(shè)計(jì)用于滿足地面快速投送以及登月和火星任務(wù)需求。2021年4月，NASA宣布將利用星艦航天器作為載人月面著陸系統(tǒng)（HumanLandingSystem）完成阿爾忒彌斯-3（ArtemisIII）載人登月任務(wù)，按照合同要求，星艦航天器將完成一次無(wú)人繞月飛行和一次載人登月任務(wù)。2022年11月，NASA又與SpaceX公司簽署了第二份登月合同，將在2027年利用星艦航天器實(shí)現(xiàn)阿爾忒彌斯-4登月任務(wù)。雖然阿爾忒彌斯計(jì)劃近期規(guī)劃聚焦于月球南極，但其終極目標(biāo)是載人火星探測(cè)，這與星艦航天器設(shè)計(jì)初衷不謀而和，可以利用月球任務(wù)開(kāi)發(fā)和測(cè)試火星任務(wù)相關(guān)技術(shù)能力。相比獵鷹系列火箭，星艦的運(yùn)載能力更大且成本更低：在運(yùn)載能力方面，經(jīng)過(guò)7年10輪以上方案迭代，超重-星艦系統(tǒng)高約120m，起飛總重約5200t，起飛推力約7600t。一次性狀態(tài)近地軌道運(yùn)載能力250t，兩級(jí)重復(fù)使用狀態(tài)近地軌道運(yùn)載能力150t，下行返回載荷能力50t?；A(chǔ)級(jí)“超重”火箭高約70m，直徑9m，推進(jìn)劑加注量為3400t，安裝33臺(tái)“猛禽”液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)；星艦高50m，直徑9m，設(shè)6臺(tái)“猛禽”液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，3臺(tái)海平面型和3臺(tái)真空型。在成本方面，SpaceX已把航天運(yùn)輸?shù)某杀窘档土?0%，最終目標(biāo)是降低為原來(lái)的1%。降成本主要通過(guò)兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)，一是可重復(fù)回收液體火箭可以將原來(lái)單次使用的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及一子級(jí)貯箱重復(fù)使用次數(shù)提高到數(shù)十次，且隨著技術(shù)的進(jìn)步，重復(fù)使用次數(shù)也會(huì)隨之增加，同時(shí)重復(fù)使用也會(huì)縮短生產(chǎn)周期；二是星艦本體采用更加低廉的不銹鋼材料，這與傳統(tǒng)航天行業(yè)對(duì)材料體系的認(rèn)知是矛盾的，這主要和運(yùn)載能力充足有直接關(guān)系，而我國(guó)目前運(yùn)載火箭的材料主要以鋁合金、碳纖維復(fù)合材料、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)等高成本材料為主。超重和星艦采用的“猛禽”液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，為世界上第一型工程應(yīng)用的閉式全流量分級(jí)燃燒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，具備高性能、推力室燃燒穩(wěn)定性好、密封相容性好的特點(diǎn)，但總體布局復(fù)雜，推力室冷卻難度大。“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)一直在進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，燃燒室室壓從25MPa提升到了30MPa；推力由185t提升到230t（真空258t）；發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量由2t降低為1.6t。超重-星艦系統(tǒng)完全可重復(fù)使用，其采用獨(dú)特的返回飛行模式：超重返回類似獵鷹9模式，返回發(fā)射臺(tái)機(jī)械臂捕獲回收；星艦返回采用航天飛機(jī)+類似一子級(jí)垂直著陸返回相結(jié)合模式，返回發(fā)射臺(tái)由機(jī)械臂捕獲回收。超重助推器的回收借助發(fā)射回收塔來(lái)實(shí)現(xiàn)，助推器垂直降落到一定高度后，將頂部的4個(gè)柵格舵鎖定為水平位置，助推器通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的擺動(dòng)和推力調(diào)節(jié)靠近發(fā)射塔，達(dá)到懸停狀態(tài)后，機(jī)械臂展開(kāi)接觸鎖定的柵格舵，將助推器吊掛在捕獲塔上，隨后機(jī)械臂移動(dòng)將助推器放到發(fā)射架上，實(shí)現(xiàn)快速?gòu)?fù)用。星艦飛船的回收過(guò)程采用“腹部拍水式俯沖”傾斜下降，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的反推力矩逐漸擺正姿態(tài)，著陸前達(dá)到垂直狀態(tài)。星艦的功能與任務(wù)覆蓋了目前近地、高軌、深空、載人等近乎全部的航天運(yùn)輸任務(wù)，應(yīng)用范圍主要由1h全球抵達(dá)運(yùn)輸、天地往返運(yùn)輸和空間轉(zhuǎn)移運(yùn)輸?shù)热愊到y(tǒng)組成，具有重復(fù)使用、智能化等技術(shù)特征。（1）洲際戰(zhàn)略投送2021年5月美國(guó)空軍公布在2022財(cái)年的科學(xué)與技術(shù)戰(zhàn)略中將提供4790萬(wàn)美元給SpaceX星艦項(xiàng)目，用以實(shí)現(xiàn)一小時(shí)內(nèi)全球點(diǎn)對(duì)點(diǎn)100t有效載荷戰(zhàn)略投送的預(yù)先研究工作。美國(guó)空軍全球一小時(shí)投送的概念來(lái)源于SpaceX公司對(duì)于星艦的主要功能定位之一：地球上城市間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)航班洲際運(yùn)輸?shù)脑O(shè)想。在其設(shè)想中，地球上最遠(yuǎn)距離的兩個(gè)城市，在空中飛行的時(shí)間不會(huì)超過(guò)一個(gè)小時(shí)。（2）軌道運(yùn)輸民用方面，星艦可用于星座組網(wǎng)發(fā)射、超大型衛(wèi)星發(fā)射、空間站建設(shè)和補(bǔ)給以及回收/維修衛(wèi)星。星艦可以一次性發(fā)射400顆星鏈衛(wèi)星，相比于獵鷹9一次60顆的發(fā)射能力，將極大提升星鏈項(xiàng)目組建效率；星艦超大的整流罩容積和運(yùn)載能力，為研制和發(fā)射超大型衛(wèi)星提供了可能，這類超大型綜合衛(wèi)星，是未來(lái)在軌加注、軌道服務(wù)、軌道清理及其他綜合技術(shù)的基礎(chǔ)，有較大的發(fā)展前途；星艦的整流罩容積、直徑和運(yùn)載能力，極為適合發(fā)射大型的空間站艙段，由于其上行和下行能力較強(qiáng)，可為空間站進(jìn)行低成本的高效補(bǔ)給，為空間站的科研設(shè)備和生活提供更有力的支撐；星艦可以從軌道帶載荷回地球，類似航天飛機(jī)曾經(jīng)抓捕衛(wèi)星回地球修理后再發(fā)射，或直接在軌道上對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行維修或加注，對(duì)于一些高價(jià)值衛(wèi)星有不小的吸引力，未來(lái)衛(wèi)星的應(yīng)用模式也可能會(huì)隨之發(fā)生變化。軍用方面，星艦可用于發(fā)射大型軍事衛(wèi)星、發(fā)射大型武器平臺(tái)、空間操作載荷平臺(tái)本身以及空間戰(zhàn)略武器平臺(tái)。星艦的超大運(yùn)載能力和整流罩空間，可以發(fā)射大型的軍事衛(wèi)星，將目前的偵察、預(yù)警等分散功能衛(wèi)星集中起來(lái)，更有效提升反應(yīng)和作戰(zhàn)效能，對(duì)于提升改善全球?qū)椃烙到y(tǒng)有較好的效果；空間攻防武器的能力，極大依賴于載荷平臺(tái)的在軌、變軌機(jī)動(dòng)能力和武器載荷的大小，對(duì)平臺(tái)本身的大小和重量要求較高，星艦可提供極佳的運(yùn)載能力和包絡(luò)空間條件；星艦超大的體積容量和返回地球能力，存在抓捕對(duì)方衛(wèi)星或空間武器回地球的可能；利用星艦的能力和空間，攜帶近百噸的各類武器，再利用星艦的在軌和變軌能力，可實(shí)現(xiàn)全球化全天候快速打擊，在戰(zhàn)略值班時(shí)期，星艦可以交替返回地球，相比于傳統(tǒng)三位一體的核打擊模式增加了一個(gè)新的選擇。（3）載人登月目前SpaceX以星艦為基礎(chǔ)的登月球先后拿下了NASA的CLPS供應(yīng)商資格和HLS飛行測(cè)試與演示驗(yàn)證任務(wù)。數(shù)艘星艦在實(shí)現(xiàn)載人著陸任務(wù)時(shí)具有不同的目的，但每艘星艦都基于通用的星艦設(shè)計(jì)。符合NASA載人評(píng)級(jí)的星艦將首先發(fā)射到低地球軌道，與用于推進(jìn)劑儲(chǔ)存的星船對(duì)接并接受推進(jìn)劑加注，隨后繼續(xù)飛往月球軌道。2023年4月20日，星艦第一次發(fā)射升空，在發(fā)射升空3分鐘后，于墨西哥灣上空發(fā)生非計(jì)劃內(nèi)的解體，在半空中爆炸，航天器未能成功進(jìn)入預(yù)定軌道。2023年11月18日，星艦第二次發(fā)射，33臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)均正確啟動(dòng)，星艦發(fā)射升空，然而，在一級(jí)火箭達(dá)到工作時(shí)序后，二級(jí)火箭發(fā)生故障，任務(wù)控制中心與星艦失去聯(lián)系，星艦被迫啟動(dòng)自毀系統(tǒng)。星艦將在第三次試飛中驗(yàn)證在軌推進(jìn)劑轉(zhuǎn)移項(xiàng)目，為探月探火等深空探測(cè)任務(wù)作準(zhǔn)備。4.3SpaceX的低成本因素：充分利用成熟技術(shù)、發(fā)展復(fù)用技術(shù)、垂直整合生產(chǎn)SpaceX的火箭的主要成本控制方法如下：1）研制低成本、可重復(fù)使用、高性能發(fā)動(dòng)機(jī)。為了彌補(bǔ)資金預(yù)算的不足，SpaceX在設(shè)計(jì)與研發(fā)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，所開(kāi)發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)具有低成本、高性能以及可重復(fù)使用的特征。在此過(guò)程中，與美國(guó)國(guó)家航空航天局展開(kāi)了業(yè)務(wù)上的合作，再一次發(fā)揮出了發(fā)動(dòng)機(jī)的作用價(jià)值。歷經(jīng)無(wú)數(shù)次的迭代升級(jí)之后，終于研發(fā)出了梅林1D液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，這項(xiàng)技術(shù)在世界上遙遙領(lǐng)先，并起到了巨大的應(yīng)用效果。隨后，又研發(fā)出了“猛禽”全流量分級(jí)燃燒液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅有著明顯的應(yīng)用效果，而且技術(shù)十分先進(jìn)，因此一經(jīng)推出后便在全球引起了巨大的轟動(dòng)。2）發(fā)展高可靠性、低成本的可重復(fù)使用航天器。自從SpaceX公司研發(fā)出“獵鷹”系列火箭之后，始終以此為發(fā)展目標(biāo)，在提高可靠性以及減少成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)可重復(fù)使用的發(fā)展需求。3）內(nèi)部垂直整合生產(chǎn)。SpaceX為了減少成本費(fèi)用的支出，設(shè)計(jì)了科學(xué)健全的成本控制計(jì)劃，盡量由企業(yè)內(nèi)部研發(fā)制造火箭與航天器所需的各類部件。SpaceX打破了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)、電子設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、地面支持設(shè)備等分系統(tǒng)由不同研制單位分別承擔(dān)的模式，采用了縱向整合的高度集成的設(shè)計(jì)模式，獨(dú)自承擔(dān)絕大部分火箭和飛船的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造。正是因?yàn)椴捎昧藘?nèi)部垂直整合生產(chǎn)方式，才可以達(dá)到成本控制的目的，同時(shí)也可以減少外部采購(gòu)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，盡可能地提高質(zhì)量控制水平。為了能夠縮短整個(gè)生產(chǎn)線流程，在進(jìn)行產(chǎn)品制造時(shí)，盡量在一條生產(chǎn)線上操作。除此之外，在霍桑工廠集中了大量的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，能夠?qū)π畔①Y源進(jìn)行實(shí)時(shí)共享，提高信息反饋效率，減少各個(gè)環(huán)節(jié)的成本支出。SpaceX公司生產(chǎn)大約90%的火箭部件；而對(duì)于波音公司與洛克希德·馬丁公司來(lái)說(shuō)，若想制造火箭的話，則必須要與12000家供應(yīng)商共同合作，方可實(shí)現(xiàn)。4）在成熟技術(shù)基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新。SpaceX公司在成熟空間技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，牢牢掌握核心技術(shù)。SpaceX在火箭制造上采用通用化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，改變了火箭逐個(gè)定制的生產(chǎn)方式。SpaceX自主研發(fā)了“獵鷹”運(yùn)載火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)、制導(dǎo)系統(tǒng)和低溫儲(chǔ)罐，并不斷創(chuàng)新和更新。在梅林發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，不斷獨(dú)立設(shè)計(jì)、改進(jìn)和制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。最新版本的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了極高的工作效率，有效提高了其承載能力；通用核心級(jí)模塊并行捆綁技術(shù)采用多引擎功率冗余技術(shù)，可靠性高；通用核心級(jí)模塊回收再利用技術(shù)可以顯著降低發(fā)射價(jià)格。與此同時(shí)，SpaceX公司大量利用成熟商業(yè)技術(shù)，通過(guò)采購(gòu)工業(yè)級(jí)元器件、貨架產(chǎn)品降低成本，并通過(guò)冗余設(shè)計(jì)和在線故障診斷等軟實(shí)力提高可靠性。例如，“獵鷹”火箭使用普通ATM機(jī)中價(jià)值5000美元的計(jì)算機(jī)來(lái)取代航空航天專用計(jì)算機(jī)，極大程度地減少了成本支出；在導(dǎo)航與控制系統(tǒng)方面，則是基于商用Linux操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，采用的商用電子元件也十分完善。五、中國(guó)運(yùn)載火箭基礎(chǔ)良好，但運(yùn)力和成本與美國(guó)有較大差距5.1我國(guó)由航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)發(fā)展，運(yùn)載火箭是重要基礎(chǔ)我國(guó)正在由航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)發(fā)展。在“已經(jīng)建成航天大國(guó)、進(jìn)入航天強(qiáng)國(guó)之列”的基礎(chǔ)上，我們的目標(biāo)是：到2030年，推動(dòng)我國(guó)躋身世界航天強(qiáng)國(guó)前列；到2045年，推動(dòng)我國(guó)全面建成世界航天強(qiáng)國(guó)。1）我國(guó)要全面提升進(jìn)出太空能力。瞄準(zhǔn)高性能、低成本、遠(yuǎn)距離、快響應(yīng)、智能化等方面，推動(dòng)航天運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)與更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)、機(jī)動(dòng)、快速、可靠”進(jìn)出太空，支撐低成本太空利用目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。2）我國(guó)要全面提升利用太空能力。不斷升級(jí)完善空間基礎(chǔ)設(shè)施，打造在軌服務(wù)與維護(hù)系統(tǒng)，積極推動(dòng)建設(shè)下一代空間基礎(chǔ)設(shè)施體系，形成“信息觸手及、服務(wù)隨心至”的服務(wù)能力，力爭(zhēng)到2030年建成由高軌服務(wù)、軌道轉(zhuǎn)移和高效低成本運(yùn)輸三大系統(tǒng)組成的在軌服務(wù)與維護(hù)系統(tǒng)。3）我國(guó)要全面提升探索太空能力。瞄準(zhǔn)近地空間站長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)、地月空間重點(diǎn)開(kāi)發(fā)、月球以遠(yuǎn)逐步探索等重點(diǎn)方向，全面提升探索太空的能力。4）我國(guó)要實(shí)施載人登月任務(wù)，2030年前，實(shí)現(xiàn)中國(guó)人首次登陸月球，實(shí)施包含嫦娥六號(hào)、七號(hào)、八號(hào)任務(wù)在內(nèi)的探月工程四期，實(shí)施火星采樣返回任務(wù)。根據(jù)《大規(guī)模低成本地月空間航天運(yùn)輸體系研究》，根據(jù)國(guó)際宇航科學(xué)院研究預(yù)測(cè)，結(jié)合中國(guó)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，預(yù)測(cè)到本世紀(jì)中葉前后進(jìn)入空間與地月空間轉(zhuǎn)移運(yùn)輸規(guī)模需求將超過(guò)萬(wàn)噸/年，對(duì)運(yùn)載火箭的性能和產(chǎn)能提出了極高要求。5.2我國(guó)火箭發(fā)射次數(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位，航天科技集團(tuán)是絕對(duì)主力2018年以來(lái)，我國(guó)航天發(fā)射次數(shù)快速提高，近年來(lái)中美火箭發(fā)射次數(shù)交替領(lǐng)跑。2018年以前，中國(guó)每年的運(yùn)載火箭發(fā)射次數(shù)基本維持20次以下，2018年迅速提高到近40次，超過(guò)美國(guó)航天發(fā)射次數(shù)，2019-2022年，中美航天發(fā)射次數(shù)交替領(lǐng)跑，遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家，2022年中國(guó)航天發(fā)射次數(shù)為64次，低于美國(guó)的87次。2023Q1-Q3中國(guó)航天發(fā)射次數(shù)為46次，美國(guó)航天發(fā)射次數(shù)已經(jīng)達(dá)到2022年全年的87次，中美差距有所拉大。從發(fā)射單位來(lái)看，航天科技集團(tuán)是我國(guó)運(yùn)載火箭發(fā)射的絕對(duì)主力。2022年中國(guó)的64次航天發(fā)射中，航天科技集團(tuán)發(fā)射了54次，占比高達(dá)84.38%，五次GTO軌道任務(wù)全部由航天科技集團(tuán)完成，從載荷質(zhì)量來(lái)看，2022年航天科技集團(tuán)共發(fā)射載荷193.98噸，占載荷總質(zhì)量的98.36%。因此航天科技集團(tuán)是我國(guó)運(yùn)載火箭發(fā)射的絕對(duì)主力。5.3我國(guó)國(guó)家隊(duì)火箭譜系相對(duì)完善，但總體上存在運(yùn)力不足、運(yùn)載成本高的問(wèn)題長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭具備不同軌道發(fā)射能力，能夠滿足客戶多樣需求我國(guó)運(yùn)載火箭經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，構(gòu)建了以“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭為主的型譜，經(jīng)歷了由常溫推進(jìn)劑到低溫推進(jìn)劑、由末級(jí)一次啟動(dòng)到多次啟動(dòng)、從串聯(lián)到并聯(lián)、從一箭單星到一箭多星、從載物到載人的技術(shù)跨越，具備了發(fā)射低、中、高不同地球軌道不同類型衛(wèi)星及載人飛船的能力，實(shí)現(xiàn)了LEO25t、SSO9.5t、GTO14t的能力覆蓋，入軌精度處于國(guó)際先進(jìn)水平，能夠滿足不同用戶的多種需求。我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭由中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院（火箭院）和上海航天技術(shù)研究院（上海航天）兩大單位抓總，20個(gè)型號(hào)主要可以分為四代。第一代基于彈道導(dǎo)彈技術(shù)研制，具有明顯的戰(zhàn)略武器型號(hào)特點(diǎn)，解決了我國(guó)運(yùn)載火箭從無(wú)到有的問(wèn)題，但其運(yùn)載能力等總體性能偏低、使用維護(hù)性差、靶場(chǎng)測(cè)試發(fā)射周期長(zhǎng)、采用模擬控制系統(tǒng)；第二代仍然帶有戰(zhàn)略武器型號(hào)的痕跡，在第一代火箭的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，采用有毒推進(jìn)劑，采用數(shù)字控制系統(tǒng)；第三代持續(xù)開(kāi)展可靠性增長(zhǎng)和技術(shù)改進(jìn)，采用系統(tǒng)級(jí)冗余的數(shù)字控制系統(tǒng)，增加了三子級(jí)，任務(wù)適應(yīng)能力大大提高，或?yàn)闈M足載人航天任務(wù)需求，增加了故檢和逃逸系統(tǒng)，其任務(wù)可靠性大大提高，簡(jiǎn)化了發(fā)射場(chǎng)測(cè)發(fā)流程，使用維護(hù)性能得到了提高；第四代（新一代）采用無(wú)毒無(wú)污染推進(jìn)劑，環(huán)境友好，采用全箭統(tǒng)一總線技術(shù)和先進(jìn)的電氣設(shè)備，最大運(yùn)載能力得到了大幅提升。20個(gè)型號(hào)中火箭院研制的型號(hào)有15種。我國(guó)上面級(jí)火箭主要有“遠(yuǎn)征”一號(hào)、“遠(yuǎn)征”一號(hào)A、“遠(yuǎn)征”一號(hào)S、“遠(yuǎn)征”二號(hào)和“遠(yuǎn)征”三號(hào)共5個(gè)型號(hào)，遠(yuǎn)征”一號(hào)上面級(jí)作為專為我國(guó)新一代“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星研制的軌道轉(zhuǎn)移運(yùn)載器，精準(zhǔn)執(zhí)行了15次飛行任務(wù)，將4顆“北斗”導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星和24顆“北斗”三號(hào)中圓軌道衛(wèi)星準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道，為順利完成“北斗”三號(hào)工程組網(wǎng)任務(wù)貢獻(xiàn)了重要力量。我國(guó)新一代運(yùn)載火箭采用“模塊化（通用化）、系列化、組合化”的發(fā)展思路，組成了相對(duì)完備的運(yùn)載火箭整箭型譜。1）通用化是最大限度地?cái)U(kuò)大同一單元使用范圍的標(biāo)準(zhǔn)化形式，即通過(guò)選定或研制具有結(jié)構(gòu)和功能互換性的通用單元并將其應(yīng)用于互相獨(dú)立的新研系統(tǒng)以滿足其需求；2）系列化是根據(jù)同一類產(chǎn)品的發(fā)展規(guī)律和使用需求，將其主要參數(shù)按一定數(shù)列合理安排或規(guī)劃，并對(duì)其型式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)定或統(tǒng)一，從而有目的地指導(dǎo)同類產(chǎn)品有序發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)化形式；3）組合化是重復(fù)利用通用單元（通用模塊）并補(bǔ)充研制部分專用單元（專用模塊），拼合成滿足不同需求的新功能產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化形式?！叭笔墙档彤a(chǎn)品研制費(fèi)用和研制風(fēng)險(xiǎn)的重要選擇，是縮短研制周期、延長(zhǎng)產(chǎn)品有效壽命的重要措施，是提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用效能的有效途徑。我國(guó)新一代運(yùn)載火箭采用“三化”的發(fā)展思路，打造了小、中、大新一代運(yùn)載火箭型譜。我國(guó)現(xiàn)役的長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭主要有CZ-2C/D/F、CZ-3A/B/C、CZ-4B/C、CZ-5/5B、CZ-6、CZ-7/7B、CZ-8、CZ-11，高軌道的主力運(yùn)載火箭是CZ-3B，CZ-3A和CZ-3C也承擔(dān)了一定數(shù)量的發(fā)射任務(wù)，未來(lái)CZ-7A有望成為高軌大中型有效載荷發(fā)射的主力火箭。目前低軌道的主力運(yùn)載火箭依次是CZ-2C、CZ-2D、CZ-4B和CZ-4C，CZ-2F用于載人航天飛船的發(fā)射，CZ-7目前主要承擔(dān)天舟貨運(yùn)飛船發(fā)射任務(wù)，為空間站運(yùn)送物資，CZ-6/6A和CZ-8將是未來(lái)中低軌衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)的主力火箭，CZ-5/5B將完成探月工程四期、低軌星座組網(wǎng)等國(guó)家重大工程發(fā)射任務(wù)。CZ-11作為我國(guó)新一代運(yùn)載火箭中唯一一型固體型號(hào)，相較于現(xiàn)役以液體推進(jìn)劑為動(dòng)力的火箭，最大的優(yōu)勢(shì)是發(fā)射更快速、更便捷、更靈活，可有效應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等突發(fā)事件的應(yīng)急發(fā)射需求，CZ-11也是瞄準(zhǔn)“商業(yè)運(yùn)載火箭”和“發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)”定位來(lái)研制的火箭，適用于中小型低軌衛(wèi)星，CZ-11也是目前唯一一款能夠在陸上和海上進(jìn)行發(fā)射的火箭，適用于低緯度、低傾角衛(wèi)星發(fā)射，提升全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。長(zhǎng)征八號(hào)面向商業(yè)市場(chǎng)設(shè)計(jì)，采用一系列手段降低發(fā)射成本長(zhǎng)征八號(hào)是面向商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)設(shè)計(jì)的運(yùn)載火箭，將成為我國(guó)未來(lái)中、低軌衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)的主力火箭。以往我國(guó)的運(yùn)載火箭大多是針對(duì)某項(xiàng)工程任務(wù)而設(shè)計(jì)研發(fā)，但對(duì)于未來(lái)市場(chǎng)占比達(dá)到70%以上的商業(yè)衛(wèi)星而言，并沒(méi)有特別適合的火箭，長(zhǎng)征八號(hào)是在此背景下研制的新一代中型運(yùn)載火箭，可以為低軌星座、低傾角衛(wèi)星、小型電推進(jìn)高軌衛(wèi)星等提供服務(wù)，可滿足大部分中大型有效載荷或多星組網(wǎng)的發(fā)射需求。CZ-8采用“模塊化、系列化、組合化”設(shè)計(jì)思路，采用的成熟模塊比例高達(dá)95%，從立項(xiàng)到首飛僅用了3年時(shí)間，采用芯級(jí)捆綁2枚助推器構(gòu)型，芯一級(jí)和助推器采用液氧煤油為推進(jìn)劑，芯二級(jí)采用液氧液氫為推進(jìn)劑，CZ-8將成為我國(guó)未來(lái)中、低軌衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)主力火箭，為后續(xù)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)工程、新基建工程建設(shè)提供有力支撐，未來(lái)還將打造成為新技術(shù)驗(yàn)證的試驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證智慧化、可重復(fù)使用等新技術(shù)。CZ-8分為多種構(gòu)型，系列化發(fā)展?jié)M足不同市場(chǎng)需求。分為帶助推器的CZ-8和不帶助推器的CZ-8A兩種構(gòu)型，每種構(gòu)型的火箭又分為兩種配置：CZ-8/ZH和CZ-8/RH，分別代表組合型和融合型。其中組合型是由繼承型號(hào)的艙段組合而成，面向高附加值的衛(wèi)星發(fā)射；而融合型則面向競(jìng)爭(zhēng)更為激烈的商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)，為打造低成本、高可靠、易使用的運(yùn)載工具而改進(jìn)設(shè)計(jì)。CZ-8能夠在文昌、酒泉兩個(gè)衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，年發(fā)射能力20發(fā)，最短測(cè)發(fā)周期7～10天。CZ-8也將開(kāi)展重復(fù)使用技術(shù)的前期演示驗(yàn)證，未來(lái)可重復(fù)使用的構(gòu)型將命名為CZ-8R。2020年12月22日長(zhǎng)征八號(hào)的成功首飛是發(fā)動(dòng)機(jī)推力調(diào)節(jié)技術(shù)的首次工程應(yīng)用，提升了運(yùn)載火箭任務(wù)適應(yīng)性，推進(jìn)了運(yùn)載火箭重復(fù)使用技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)火箭發(fā)射成本處于國(guó)際第一梯隊(duì)，但是運(yùn)載能力和發(fā)射成本與SpaceX仍然差距較大航天科技集團(tuán)是我國(guó)運(yùn)載火箭的主力，但是根據(jù)航天科技集團(tuán)發(fā)布的《自覺(jué)增強(qiáng)憂患意識(shí)，加快建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)》，世界科技革命正以前所未有的速度廣度深度全面推進(jìn)，世界航天格局正在進(jìn)行前所未有的重整重構(gòu)重塑，這給我們航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)帶來(lái)了前所未有的巨大困難、壓力和挑戰(zhàn)。我們面臨著一方面?zhèn)鹘y(tǒng)模式和技術(shù)下局部差距在不斷縮小甚至超越，另一方面新興模式和新技術(shù)下許多差距在不斷擴(kuò)大甚至加速擴(kuò)大。對(duì)標(biāo)SpaceX，中國(guó)航天科技集團(tuán)在發(fā)展理念上、科研生產(chǎn)模式上、關(guān)鍵核心技術(shù)上、質(zhì)量效率效益上存在明顯差距和不足，整體上大而不強(qiáng)、大而不優(yōu)，這與我們?cè)诤教祛I(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國(guó)目標(biāo)還相去甚遠(yuǎn)。從發(fā)射成本來(lái)看，我國(guó)火箭發(fā)射成本處于國(guó)際第一梯隊(duì)。根據(jù)《國(guó)內(nèi)外運(yùn)載火箭發(fā)射服務(wù)價(jià)格分析及啟示》，從低軌任務(wù)來(lái)看，CZ-2C/D、CZ-5B、CZ-7、CZ-8火箭與獵鷹9同處于第一梯隊(duì)，發(fā)射價(jià)格不高于5萬(wàn)元/kg，價(jià)格低于“宇宙神”5、“聯(lián)盟”2、“德?tīng)査?H；從高軌任務(wù)來(lái)看，CZ-3B、CZ-5處于第一梯隊(duì)，“質(zhì)子”M、“獵鷹”重型、“獵鷹”9、“阿里安”5火箭處于第二梯隊(duì)，單位載荷發(fā)射服務(wù)價(jià)格6萬(wàn)元~10萬(wàn)元/kg，執(zhí)行高軌發(fā)射任務(wù)需要達(dá)到較高的速度增量，必須采用高比沖推進(jìn)劑獲得更高運(yùn)載效率，我國(guó)火箭末級(jí)采用高比沖氫氧動(dòng)力，相比全液氧煤油的“獵鷹”9具有優(yōu)勢(shì)。我國(guó)先后實(shí)施“長(zhǎng)征”火箭＋美國(guó)衛(wèi)星（亞洲一號(hào)、澳普?qǐng)D斯、一代銥星）、“長(zhǎng)征”火箭＋歐洲衛(wèi)星（法國(guó)通信衛(wèi)星）、“長(zhǎng)征”火箭＋國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星和整星出口在軌交付等方案，充分發(fā)揮了“長(zhǎng)征”火箭的作用。我國(guó)火箭的運(yùn)載效率和低軌發(fā)射成本與SpaceX仍有較大差距。運(yùn)載效率是投送到指定空間（通常指LEO軌道）的有效載荷質(zhì)量與運(yùn)載火箭質(zhì)量的比值，可以最大程度表征運(yùn)載火箭的綜合性能。獵鷹重型運(yùn)載效率達(dá)到4.5%，獵鷹9號(hào)運(yùn)載效率4.1%，而我國(guó)CZ-5B略高于3.0%。我國(guó)火箭末級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力較低，因此在執(zhí)行低軌任務(wù)時(shí)性價(jià)比上低于獵鷹9號(hào)運(yùn)載火箭，獵鷹9號(hào)LEO運(yùn)載成本不到2萬(wàn)元/kg，獵鷹重型不到1萬(wàn)元/kg。5.4商業(yè)火箭公司蓬勃發(fā)展，我國(guó)火箭發(fā)射成本有望持續(xù)降低政府航天部門建立了一套完善的技術(shù)和管理體系，確保穩(wěn)步推進(jìn)重大工程實(shí)施、前沿技術(shù)研究和空間科學(xué)探索等，但由于任務(wù)影響大、可靠性要求極高等因素影響導(dǎo)致任務(wù)成本居高不下。隨著航天產(chǎn)業(yè)持續(xù)壯大，面對(duì)小批量向規(guī)模化的轉(zhuǎn)型機(jī)遇和挑戰(zhàn)，利用社會(huì)資源進(jìn)行市場(chǎng)化配置是提高效益的重要手段。當(dāng)前商業(yè)火箭、商業(yè)衛(wèi)星不斷呈現(xiàn)新的發(fā)展形勢(shì)，必然帶動(dòng)衛(wèi)星應(yīng)用等大量上下游和周邊企業(yè)的進(jìn)步，推動(dòng)航天向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。政策推動(dòng)運(yùn)載火箭產(chǎn)業(yè)向商業(yè)化方向發(fā)展。2014年，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于創(chuàng)新重點(diǎn)領(lǐng)域投融資機(jī)制鼓勵(lì)社會(huì)投資的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出“鼓勵(lì)民間資本參與國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”，標(biāo)志著中國(guó)航天產(chǎn)業(yè)正式開(kāi)啟高速發(fā)展的商業(yè)化新時(shí)代，正式準(zhǔn)許民營(yíng)資本進(jìn)入。2015年，《國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2015-2025年）》提出發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的決定性作用，形成政府引導(dǎo)、部門協(xié)同、社會(huì)參與、國(guó)際合作的多元化開(kāi)放發(fā)展格局。2019年，國(guó)防科工局、中央軍委裝備發(fā)展部發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)商業(yè)運(yùn)載火箭規(guī)范有序發(fā)展的通知》，鼓勵(lì)商業(yè)運(yùn)載火箭健康有序發(fā)展，就商業(yè)運(yùn)載火箭科研、生產(chǎn)、試驗(yàn)、發(fā)射、安全和技術(shù)管控等提出要求。2021年，《第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出要建設(shè)商業(yè)航天發(fā)射場(chǎng)。與此同時(shí)全國(guó)各地政府也依托自身優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，發(fā)布政策支持商業(yè)火箭發(fā)展。2017年航天科技集團(tuán)副總經(jīng)理在關(guān)于《中國(guó)商業(yè)航天實(shí)踐與探索》的主題報(bào)告中表示，未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是：低軌每千克發(fā)射價(jià)格約5000美元，發(fā)射準(zhǔn)備周期一周；地球轉(zhuǎn)移軌道每千克發(fā)射價(jià)格8000-10000美元；太陽(yáng)同步軌道每千克發(fā)射價(jià)格5000-6000美元，發(fā)射準(zhǔn)備周期10天。商業(yè)航天具有靈活的運(yùn)營(yíng)協(xié)作機(jī)制和快速市場(chǎng)響應(yīng)能力，能夠?qū)⒏鱾€(gè)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)成果與航天應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合，圍繞市場(chǎng)需求進(jìn)行革命性創(chuàng)新。因此民營(yíng)火箭公司的發(fā)展有望降低火箭發(fā)射成本，縮短發(fā)射間隔，滿足商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)需求。與液體推進(jìn)劑運(yùn)載火箭比較，固體推進(jìn)劑火箭制造工藝相對(duì)成熟，總裝集成制造產(chǎn)線布局較易實(shí)現(xiàn)。因此商業(yè)航天公司多以固體起步，逐步向液體火箭發(fā)展，核心火箭發(fā)動(dòng)機(jī)也逐步從外購(gòu)轉(zhuǎn)向自研，并且后續(xù)型號(hào)布局重型運(yùn)載火箭以及可重復(fù)使用技術(shù)，降低火箭發(fā)射成本?？乒せ鸺簢?guó)內(nèi)首家專業(yè)商業(yè)發(fā)射公司，“快舟”系列固體火箭快速發(fā)射優(yōu)勢(shì)顯著航天科工火箭技術(shù)有限公司成立于2016年，是中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司和中國(guó)航天三江集團(tuán)有限公司為搶抓商業(yè)航天市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇，按照“社會(huì)化、市場(chǎng)化”原則成立的國(guó)內(nèi)首家專業(yè)提供商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為運(yùn)載火箭的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售以及航天器的研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)、發(fā)射，依托“快舟”固體運(yùn)載火箭成熟技術(shù)，面向國(guó)際和國(guó)內(nèi)承攬商業(yè)發(fā)射服務(wù)。2013年，航天三江開(kāi)始發(fā)展商業(yè)航天。同年9月25日，航天三江研制的快舟一號(hào)固體運(yùn)載火箭以一車一箭車載機(jī)動(dòng)發(fā)射方式，成功發(fā)射了快舟一號(hào)衛(wèi)星。這枚火箭是世界上首個(gè)星箭一體化設(shè)計(jì)，也是我國(guó)首個(gè)具有快速集成、快速入軌、柵格翼舵面等創(chuàng)新特點(diǎn)的小型固體運(yùn)載火箭。有了快舟一號(hào)固體運(yùn)載火箭的技術(shù)積累，航天三江迅速推出升級(jí)版快舟一號(hào)甲固體運(yùn)載火箭，并于2017年1月成功實(shí)施了中國(guó)商業(yè)航天的首次發(fā)射任務(wù)。快舟一號(hào)甲小型運(yùn)載火箭是在快舟一號(hào)火箭基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)的一型低成本、高可靠性、通用型固體運(yùn)載火箭，采用國(guó)際通用接口，可為300kg級(jí)及以下低軌小衛(wèi)星提供發(fā)射服務(wù)，700kmSSO運(yùn)載能力200kg，具有發(fā)射成本低、準(zhǔn)備周期短、保障條件少和快速集成、快速入軌等特點(diǎn)。快舟一號(hào)甲火箭2019年12月7日創(chuàng)造了我國(guó)同一型號(hào)運(yùn)載火箭在同一發(fā)射場(chǎng)連續(xù)發(fā)射最快記錄，兩次發(fā)射間隔不到6小時(shí)?？熘凼惶?hào)固體運(yùn)載火箭全箭主體結(jié)構(gòu)采用碳纖維復(fù)合材料，相比快舟一號(hào)甲火箭，快舟十一號(hào)火箭運(yùn)載能力提升5倍左右，700公里太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力不小于1噸，總體技術(shù)水平達(dá)到固體運(yùn)載火箭國(guó)際先進(jìn)水平。該型火箭具有“移動(dòng)測(cè)試對(duì)接、移動(dòng)發(fā)射、移動(dòng)云測(cè)控”等特點(diǎn)，能夠更好地滿足衛(wèi)星星座大規(guī)模、高密度、快速發(fā)射的需求。2020年，快舟十一號(hào)首飛失利，2022年12月，快舟十一號(hào)固體運(yùn)載火箭復(fù)飛成功，標(biāo)志著快舟系列第二款商業(yè)火箭正式投入航天發(fā)射市場(chǎng)?？熘刍鸺淖畲筇攸c(diǎn)就是制造快、發(fā)射快、入軌快，只需要一個(gè)籃球場(chǎng)大小的硬實(shí)地面，僅用一臺(tái)筆記本實(shí)施發(fā)射控制，一人一車即可完成發(fā)射任務(wù)?？熘刍鸺邪l(fā)團(tuán)隊(duì)相繼攻克了高載荷比快速發(fā)射總體技術(shù)和大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、液體姿控動(dòng)力系統(tǒng)、大噸位車載機(jī)動(dòng)發(fā)射、無(wú)依托快速測(cè)發(fā)等一系列先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品，進(jìn)一步凸顯了快舟系列火箭“移動(dòng)測(cè)試對(duì)接、移動(dòng)發(fā)射、移動(dòng)云測(cè)控”等特點(diǎn)，提升了快速發(fā)射能力，成功適應(yīng)多樣化發(fā)射任務(wù)，為了全面對(duì)接商業(yè)航天發(fā)展的需求，火箭公司正在對(duì)未來(lái)履約模式進(jìn)行深度變革創(chuàng)新，通過(guò)采用“火箭大規(guī)模批產(chǎn)組批進(jìn)場(chǎng)貯存+衛(wèi)星進(jìn)場(chǎng)選擇合適適配器與火箭對(duì)接測(cè)試發(fā)射”的新型履約模式，有望將履約周期縮短到1周?？熘刍鸺磥?lái)必將更好地滿足衛(wèi)星規(guī)?；?、高密度、快速發(fā)射的需求，帶動(dòng)我國(guó)固體火箭及其動(dòng)力技術(shù)發(fā)展。中國(guó)火箭：捷龍系列固體火箭已經(jīng)開(kāi)啟商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，騰龍系列液體火箭布局可重復(fù)使用技術(shù)2016年中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院成立了中國(guó)長(zhǎng)征火箭有限公司（簡(jiǎn)稱“中國(guó)火箭”），創(chuàng)新管理模式和研制模式，充分發(fā)揮在運(yùn)載火箭研制、生產(chǎn)、發(fā)射領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)社會(huì)資本加速技術(shù)創(chuàng)新，利用商業(yè)化模式推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化。中國(guó)火箭公司是火箭院商業(yè)航天發(fā)展平臺(tái)，也是火箭院商業(yè)航天領(lǐng)域的經(jīng)營(yíng)主體，負(fù)責(zé)實(shí)施新型商業(yè)火箭公司化研制及運(yùn)營(yíng)，實(shí)施現(xiàn)役運(yùn)載火箭的商業(yè)化改進(jìn)研制、商業(yè)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，實(shí)施商業(yè)航天、太空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的重大專項(xiàng)及系統(tǒng)級(jí)項(xiàng)目拓展。公司依托火箭院強(qiáng)大的研產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，采用“公司化、商業(yè)化、市場(chǎng)化”的運(yùn)營(yíng)方式，集“市場(chǎng)、技術(shù)、產(chǎn)品、資本、服務(wù)”于一體，具有獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，致力于打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的宇航產(chǎn)品。（1）捷龍一號(hào)捷龍一號(hào)火箭采用四級(jí)固體發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)布局，箭體最大直徑1.2米，總長(zhǎng)20米，總重23噸。500千米太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力不低于200千克；可提供直徑1.2米/高度1.5米、直徑1.4米/高度2米兩種類型的圓柱形完整衛(wèi)星艙，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)年均20發(fā)的發(fā)射能力，著力滿足微小衛(wèi)星、立方星發(fā)射以及星座補(bǔ)網(wǎng)等入軌需求。捷龍一號(hào)已經(jīng)于2019年8月17日首飛成功，從研制到首飛不到18個(gè)月，成為中國(guó)航天研制周期最短的火箭之一。捷龍一號(hào)優(yōu)化發(fā)射準(zhǔn)備流程，縮短發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間，采用一車一箭方式，成熟期運(yùn)抵發(fā)射場(chǎng)后能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)內(nèi)快速發(fā)射；在制造上通過(guò)大規(guī)模組批生產(chǎn)，縮短發(fā)射服務(wù)履約周期，與用戶簽約后6個(gè)月即可出廠。捷龍一號(hào)單發(fā)價(jià)格不超過(guò)2500萬(wàn)元，目標(biāo)發(fā)射費(fèi)用2-3萬(wàn)美元/公斤，作為固體小火箭，從單位成本角度，它的成本并不具備優(yōu)勢(shì)。但是大火箭發(fā)射小衛(wèi)星的搭載機(jī)會(huì)并不多，所以從單次專屬發(fā)射的角度，捷龍一號(hào)的單位入軌成本是世界上最低的。500公里SSO軌道發(fā)射成本約為國(guó)外同規(guī)模火箭中最低報(bào)價(jià)的60%。（2）捷龍二號(hào)捷龍二號(hào)火箭采用四級(jí)固體發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)布局，箭體最大直徑2米，總長(zhǎng)21米，總重60噸。500千米太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力不低于50千克；整流罩可選用外徑1.6米和2米兩種構(gòu)型。未來(lái)將力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)年均8-10發(fā)的發(fā)射能力。（3）捷龍三號(hào)捷龍三號(hào)火箭同樣采用四級(jí)固體發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)構(gòu)型，箭體最大直徑2.6米，總長(zhǎng)31米，總重116噸。500千米太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力不低于1.5噸；整流罩可選用外徑2米和3米兩種構(gòu)型，主要面向衛(wèi)星星座組網(wǎng)。捷龍三號(hào)具有“運(yùn)載能力強(qiáng)、整流罩包絡(luò)空間大、發(fā)射方式多樣化、經(jīng)濟(jì)性好、發(fā)射效率高、履約周期短”的特點(diǎn)。捷龍三號(hào)火箭配備海陸通用的框架式發(fā)射裝置，可同時(shí)適應(yīng)海上、陸地兩種發(fā)射方式，是我國(guó)首次實(shí)施海上熱發(fā)射的火箭，具備“一箭20星”以上的多星發(fā)射能力，可將單位載荷的發(fā)射成本降低至1萬(wàn)美元/公斤，可在一周內(nèi)完成星箭技術(shù)準(zhǔn)備、實(shí)施發(fā)射，依托“東方航天港”的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，打破多次分解拆裝的傳統(tǒng)測(cè)發(fā)模式，有望將商業(yè)發(fā)射服務(wù)合同履約周期縮短至6個(gè)月。（4）捷龍-S捷龍-S亞軌道運(yùn)載器是“捷龍”系列家族里的新面孔，它是服務(wù)于臨近空間科學(xué)研究的通用化、小型化、低成本飛行試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)?？蔀楦咝?、科研機(jī)構(gòu)、高科技企業(yè)提供臨近空間飛行條件下的環(huán)境獲取、氣動(dòng)力熱研究、新材料研究、控制和測(cè)量技術(shù)驗(yàn)證等研究和試驗(yàn)驗(yàn)證。（5）騰龍系列騰龍系列火箭是采用液體推進(jìn)劑的中型運(yùn)載火箭，主要承擔(dān)中大型衛(wèi)星和較大規(guī)模星座組網(wǎng)的發(fā)射服務(wù)，單位載荷發(fā)射價(jià)格控制在5000美元，未來(lái)設(shè)計(jì)有可重復(fù)使用能力。中科宇航：首家混合所有制商業(yè)火箭企業(yè)，“力箭一號(hào)”是我國(guó)最大的固體運(yùn)載火箭中科宇航成立于2018年12月，是國(guó)內(nèi)首家混合所有制商業(yè)航天火箭企業(yè)，覆蓋了系列化運(yùn)載火箭研發(fā)、定制化宇航發(fā)射、亞軌道太空旅游等業(yè)務(wù)范圍。公司作為國(guó)家重大科研項(xiàng)目的成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)，依托中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所和空天飛行科技中心的科研力量和資源優(yōu)勢(shì)，以我國(guó)宇航領(lǐng)域重大戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，發(fā)揮新型舉國(guó)體制和混合所有制優(yōu)勢(shì)，立志成為國(guó)際一流宇航企業(yè)。公司運(yùn)載火箭為“力箭系列”。“力箭一號(hào)”運(yùn)載火箭是我國(guó)當(dāng)前最大的固體運(yùn)載火箭，由中科院力學(xué)研究所抓總、中科宇航聯(lián)合研制，采用航天四院研制的四級(jí)固體運(yùn)載火箭，起飛重量135噸，起飛推力200噸，總長(zhǎng)30米，芯級(jí)直徑2.65米，首飛狀態(tài)整流罩直徑2.65米，500公里太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力1500公斤，具有運(yùn)載能力大、入軌精度高、設(shè)計(jì)可靠性高、響應(yīng)速度快、發(fā)射效率高、保障要求低、發(fā)射成本低、使用靈活便捷、環(huán)境適應(yīng)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，適用于中/小衛(wèi)星載荷的中/低軌低成本快速組網(wǎng)發(fā)射，豐富了我國(guó)固體運(yùn)載火箭發(fā)射能力譜系，為我國(guó)運(yùn)載火箭領(lǐng)域的技術(shù)變革作出貢獻(xiàn)?！傲惶?hào)”的服務(wù)靈活多樣，支持批量打包、整箭發(fā)射、拼車發(fā)射和搭載發(fā)射等多種模式?！昂炗喓贤?個(gè)月發(fā)射，發(fā)射場(chǎng)工作周期7天，同時(shí)具備年產(chǎn)30發(fā)運(yùn)載火箭的能力。中科宇航液體火箭將采用自研的“玄鳶”系列液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)?！靶S一號(hào)”液體發(fā)動(dòng)機(jī)選用無(wú)毒無(wú)污染的液氧/煤油推進(jìn)劑，采用燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)方案，具備多次起動(dòng)、大范圍變工況的能力。通過(guò)成熟工業(yè)材料、標(biāo)準(zhǔn)件及3D打印技術(shù)的大量應(yīng)用，降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期。該發(fā)動(dòng)機(jī)作為小型運(yùn)載火箭的一級(jí)、中型運(yùn)載火箭的二級(jí)/三級(jí)、亞軌道飛行器的主動(dòng)力使用，并可滿足液體火箭一級(jí)回收的需求?！靶S二號(hào)”液體發(fā)動(dòng)機(jī)選用無(wú)毒無(wú)污染的液氧/煤油推進(jìn)劑，采用燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)方案，具備多次起動(dòng)、大范圍變工況的能力。通過(guò)成熟工業(yè)材料、標(biāo)準(zhǔn)件及3D打印技術(shù)的大量應(yīng)用，降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期。該發(fā)動(dòng)機(jī)作為大、中型運(yùn)載火箭的一級(jí)、二級(jí)的主動(dòng)力使用，并可滿足液體火箭一級(jí)回收的需求。藍(lán)箭航天：領(lǐng)先的液體運(yùn)載火箭民營(yíng)企業(yè)，朱雀二號(hào)是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭藍(lán)箭航天成立于2015年，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的航天運(yùn)輸系統(tǒng)創(chuàng)建及運(yùn)營(yíng)企業(yè)，致力于構(gòu)建以中大型液氧甲烷運(yùn)載火箭為中心的“研發(fā)、制造、試驗(yàn)、發(fā)射”全產(chǎn)業(yè)鏈條，打造航天領(lǐng)域的科技綜合體，為全球市場(chǎng)提供高性價(jià)比、高可靠性的航天運(yùn)輸服務(wù)。藍(lán)箭航天是全國(guó)首家取得全部準(zhǔn)入資質(zhì)、唯一基于自研液體發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)成功入軌的民營(yíng)運(yùn)載火箭企業(yè)，秉持“關(guān)鍵技術(shù)自主掌握、關(guān)鍵產(chǎn)品自主研制、關(guān)鍵過(guò)程自主可控、關(guān)鍵設(shè)施自主建設(shè)”的原則，公司已具備全產(chǎn)業(yè)鏈條交付能力。“朱雀一號(hào)”是藍(lán)箭航天自主研發(fā)的三級(jí)運(yùn)載火箭，全箭總長(zhǎng)19米，箭體直徑1.35米，起飛重量27噸，起飛推力45噸。具備快速響應(yīng)、靈活發(fā)射、技術(shù)成熟、性價(jià)比高等特點(diǎn)，主要面向微小衛(wèi)星和立方星星座組網(wǎng)等商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)。2018年10月27日，朱雀一號(hào)首飛，一二級(jí)工作正常，整流罩分離正常，三級(jí)出現(xiàn)異常。朱雀二號(hào)火箭一級(jí)采用4臺(tái)天鵲80噸級(jí)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)（TQ-12）并聯(lián)，二級(jí)采用1臺(tái)天鵲80噸級(jí)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)和1臺(tái)天鵲10噸級(jí)游動(dòng)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)組合而成。TQ-12A在TQ-12的基礎(chǔ)上，推力提高9%，比沖提高40m/s，重量減輕100kg，經(jīng)過(guò)二次起動(dòng)試車考核驗(yàn)證，已具備可重復(fù)使用能力。未來(lái)，朱雀二號(hào)火箭第二級(jí)將取消主機(jī)加游機(jī)方案，取而代之的是天鵲-15A的80t級(jí)可變推力泵前擺液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)。朱雀三號(hào)可重復(fù)使用液氧甲烷運(yùn)載火箭是藍(lán)箭航天運(yùn)載火箭系列中的最新產(chǎn)品，箭體直徑4.5m，整流罩直徑5.2m，全箭總長(zhǎng)76.6m，起飛質(zhì)量約660t，起飛推力約900t。動(dòng)力系統(tǒng)采用藍(lán)箭航天自主研制的天鵲系列液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，一子級(jí)配置9臺(tái)海平面推力1000kN的天鵲12B（TQ-12B）發(fā)動(dòng)機(jī)；二子級(jí)配置1臺(tái)真空推力1183kN的天鵲15B（TQ-15B）真空型發(fā)動(dòng)機(jī)，真空比沖為3500m/s?？紤]一子級(jí)可重復(fù)使用，整箭配備了4組可展收式柵格舵作為氣動(dòng)操縱面，用于一子級(jí)氣動(dòng)減速段的姿態(tài)調(diào)整與落點(diǎn)控制；尾部安裝著陸腿，實(shí)現(xiàn)一子級(jí)回收時(shí)的垂直著陸。朱雀三號(hào)一子級(jí)設(shè)計(jì)復(fù)用次數(shù)不少于20次，一次性使用任務(wù)的低軌運(yùn)載能力可達(dá)21.3t，航區(qū)回收任務(wù)為18.3t，具備一箭多星、平板堆疊衛(wèi)星群打的能力，全面覆蓋市場(chǎng)上絕大部分載荷LEO、SSO、GTO等不同軌道的發(fā)射需求，投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)后將大大提升衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座的組網(wǎng)效率。星河動(dòng)力：“谷神星”固體火箭連續(xù)多次發(fā)射成功，“智神星”液體火箭預(yù)計(jì)2024年首飛星河動(dòng)力成立于2018年2月，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的商業(yè)航天技術(shù)公司，是國(guó)家級(jí)專精特新小巨人企業(yè)、國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)和中關(guān)村金種子企業(yè)。公司主要為國(guó)內(nèi)外航天領(lǐng)域客戶提供高效、可靠的航天發(fā)射服務(wù)，先進(jìn)的航天裝備制造，高性能產(chǎn)品配套，和廣泛的工程、技術(shù)、安全、系統(tǒng)集成等領(lǐng)域系統(tǒng)化解決方案。公司核心產(chǎn)品包“谷神星”系列輕小型固體運(yùn)載火箭和“智神星”系列中型重復(fù)使用液體運(yùn)載火箭等。谷神星一號(hào)為星河動(dòng)力自主設(shè)計(jì)的四級(jí)運(yùn)載火箭，一二三級(jí)采用“光年”固體發(fā)動(dòng)機(jī)，四級(jí)為先進(jìn)液體上面級(jí)，火箭直徑1.4m，全長(zhǎng)19m，起飛質(zhì)量30t，LEO運(yùn)載能力400kg，700kmSSO運(yùn)載能力270kg，致力于為低軌小衛(wèi)星提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的快捷發(fā)射服務(wù)。2020年11月7日，谷神星一號(hào)成功首飛，將國(guó)電高科天啟11星精確送入預(yù)定軌道。智神星一號(hào)為星河動(dòng)力自主設(shè)計(jì)的兩級(jí)液體加先進(jìn)上面級(jí)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭，一二級(jí)均采用“蒼穹”液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭直徑3.35m，全長(zhǎng)49m，起飛質(zhì)量251t，LEO運(yùn)載能力5t，CBC構(gòu)型運(yùn)載能力可達(dá)14t，700kmSSO運(yùn)載能力3t，面向大型星座組網(wǎng)等市場(chǎng)需求，火箭一級(jí)將采用垂直回收技術(shù)?！吧n穹”是國(guó)內(nèi)首臺(tái)50噸級(jí)變推力重復(fù)使用開(kāi)式循環(huán)液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，作為“智神星”液體運(yùn)載火箭第一級(jí)（7臺(tái)）和第二級(jí)（1臺(tái)）主動(dòng)力裝置，是多次啟動(dòng)變推力燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)海平面額定推力40噸，最大工況海平面推力50噸（第一級(jí)具備1臺(tái)“Engine-out”能力），最小工況海平面推力10噸（變推比4:1），變推力工作時(shí)滿足助推級(jí)垂直下降和軟著陸回收要求，發(fā)動(dòng)機(jī)具備多次重復(fù)使用和故障檢測(cè)與隔離能力。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)重復(fù)使用次數(shù)50次，具備±6°搖擺能力，發(fā)動(dòng)機(jī)推重比大于120。天兵科技：天龍二號(hào)打破世界民營(yíng)液體火箭首飛失敗魔咒，天龍三號(hào)性能對(duì)標(biāo)獵鷹9號(hào)天兵科技成立于2015年，是我國(guó)商業(yè)航天領(lǐng)域率先開(kāi)展液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及中大型液體運(yùn)載火箭研制的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。自主研制的國(guó)內(nèi)首款可重復(fù)使用液氧煤油液體運(yùn)載火箭，可為衛(wèi)星用戶提供低成本、高可靠的定制化發(fā)射服務(wù)，以及提供配套星箭對(duì)接、發(fā)射場(chǎng)協(xié)調(diào)、發(fā)射測(cè)控、保險(xiǎn)技術(shù)支持等完整服務(wù)體系。目前天兵科技已形成以北京火箭研發(fā)中心、西安動(dòng)力研發(fā)中心鄭州動(dòng)力試驗(yàn)中心、張家港智能制造基地為代表的“三大中心五大平臺(tái)”航天智造體系和“三機(jī)兩箭”的產(chǎn)品戰(zhàn)略布局，力爭(zhēng)打造全球領(lǐng)先的商業(yè)航天企業(yè)。天龍二號(hào)為三級(jí)液氧煤油運(yùn)載火箭，一級(jí)采用三臺(tái)航天六院YF-102液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，二級(jí)采用自研的TH-11液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，三級(jí)配備TH-31空間發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭直徑3.35m，火箭總廠35m，起飛質(zhì)量150t，起飛推力190t，500kmSSO運(yùn)力為1.5t，LEO運(yùn)力為2t，改進(jìn)后可達(dá)4t。天龍二號(hào)于2023年4月2日在中國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功首飛。天龍二號(hào)的成功首飛打破了全球私營(yíng)航天20多年液體火箭首飛皆敗的“世界魔咒”，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)際航天和國(guó)內(nèi)航天多項(xiàng)新紀(jì)錄（我國(guó)首款不依托發(fā)射工位的液體運(yùn)載火箭、我國(guó)首款采用3D打印高壓補(bǔ)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)載火箭、我國(guó)首款實(shí)現(xiàn)箭體結(jié)構(gòu)重復(fù)使用的運(yùn)載火箭等），引領(lǐng)我國(guó)商業(yè)航天進(jìn)入液體火箭的新時(shí)代。未來(lái)天兵科技還將發(fā)展TL-3H重型液體運(yùn)載火箭和TL-3M洲際載人飛船。TL-3H以通用芯級(jí)并聯(lián)捆綁的技術(shù)方案，使火箭起飛推力達(dá)到2310t,近地軌道運(yùn)力可達(dá)68t。作為可回收復(fù)用的重型液體火箭，TL-3H一子級(jí)和助推器都能實(shí)現(xiàn)可自主返回,將全面滿足太空站送貨，探月工程等大噸位星際場(chǎng)景下的運(yùn)輸需求。TL-3M洲際載人飛船在14000km航程，可載100人實(shí)現(xiàn)全球任意地點(diǎn)往返，作為一款可重復(fù)使用洲際載人飛船，它的使命是將高高在上的航天科技真正造福大眾，讓火箭成為日常交通工具。星際榮耀：首家完成火箭入軌的民營(yíng)企業(yè)，“雙曲線”系列火箭由固到液發(fā)展星際榮耀成立于2016年10月，致力于研發(fā)優(yōu)秀的商業(yè)運(yùn)載火箭并提供系統(tǒng)性的發(fā)射解決方案，為全球商業(yè)航天客戶提供更高效、更優(yōu)質(zhì)、更具性價(jià)比的發(fā)射服務(wù)，以大幅提升人類自由進(jìn)出空間的能力。公司發(fā)展前期專注于高品質(zhì)、低成本、快響應(yīng)的小型智能運(yùn)載火箭研發(fā)，為全球小衛(wèi)星及星座客戶提供一體化的商業(yè)發(fā)射服務(wù)。公司是國(guó)內(nèi)首家成功完成運(yùn)載火箭入軌發(fā)射任務(wù)的民營(yíng)火箭企業(yè)，秉持“由固到液、由小到大、由天到地、固液并舉”的技術(shù)發(fā)展路徑，按照“小步快跑、快速迭代、持續(xù)進(jìn)化”的研制策略穩(wěn)步推進(jìn)，已形成了包括小型固體運(yùn)載火箭雙曲線一號(hào)、小型可重復(fù)使用液體運(yùn)載火箭雙曲線二號(hào)、中大型可重復(fù)使用液體運(yùn)載火箭雙曲線三號(hào)等在內(nèi)的雙曲線系列運(yùn)載火箭型譜。SQX-3系列液體運(yùn)載火箭包括SQX-3基本型、SQX-3A（兩芯級(jí)并聯(lián)）、SQX-3B(三芯級(jí)并聯(lián)）三種構(gòu)型，運(yùn)載能力可以滿足多種載荷任務(wù)需求。除滿足大規(guī)模衛(wèi)星組網(wǎng)、中大型衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)外，還具備空間站運(yùn)輸以及深空探測(cè)的能力。SQX-3基本型為兩級(jí)串聯(lián)布局，箭體直徑4.2m，全箭長(zhǎng)度68m，起飛質(zhì)量490t。其一子級(jí)為通用芯級(jí)，采用9臺(tái)焦點(diǎn)二號(hào)（代號(hào)“JD-2”，海平面推力85t級(jí)）液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)布局，可在陸地回收?qǐng)龊秃Ｉ匣厥掌脚_(tái)垂直著陸，具備返場(chǎng)回收和航線下回收能力；二級(jí)安裝一臺(tái)JD-2發(fā)動(dòng)機(jī)真空版（真空推力104t級(jí)），能夠?qū)崿F(xiàn)多次點(diǎn)火，使得載荷能夠以多種飛行模式入軌，使用方式靈活。5.5積極布局重載火箭研制，可重復(fù)使用技術(shù)有望取得突破202