1994年NASA推出了“技术转移计划”,并拿出了每年预算的20%用来支持商业合作伙伴协助研发新技术,这开创了“太空商业”的新市场。
维珍银河、蓝色起源、SpaceX等民营航天企业相继诞生,入局太空商业市场,也催生了新的“太空淘金热”。
但要想实现商业化,传统火箭的成本结构显然不能满足高频次的发射,降低进入太空的成本,创新可重复使用的航天器方案成为了民营航天企业们的共同探索。
1月18日,瞄准“液体可回收复用火箭”的深蓝航天宣布完成近2亿人民币的A轮融资,本轮融资由真成投资领投,德同资本、欧瑞资本、银河系创投、卓源资本共同投资。
本轮融资资金将继续用于星云-1液体火箭的研制、火箭可回收重复使用技术的验证及发射准备工作,同时进一步加强人才队伍的建设培养。后续,深蓝航天将会持续加强星云-1整箭研发、雷霆系列发动机研制、3D打印增材制造工艺及可回收重复使用能力的测试与研究。
深蓝航天CEO霍亮也表示:“利用回收复用运载火箭构建下一代空天往返运输系统,是人类开发宇宙空间资源和走向“深蓝”的关键之一。”
图:深蓝航天CEO霍亮
而目前,有且只有美国太空探索技术公司(下称SpaceX)拥有入轨级可回收运载火箭技术。截至2022年1月7日猎鹰9号运载火箭成功发射49颗星链卫星,SpaceX已经实现了79次火箭复用飞行,101次起飞级成功着陆,单枚运载火箭的起飞级最多重复使用达到11次。
SpaceX液体可回收复用技术的实现,从量级上改变了火箭发射的成本机构,太空商业也才真正有了可能性。
这些耀眼的成就在短时间内无人超越,与此同时,国人也难免心存期待:中国何时能够掌握可回收运载火箭技术?
深蓝航天正在试图回答这个问题。
精准对标Space X
深蓝航天自成立以来聚焦液体可回收复用运载火箭方向。从技术来看,深蓝航天对标首个实现入轨级运载火箭回收复用的SpaceX,采用液氧煤油垂直起降技术路径。
霍亮在接受猎云网的采访中也透露了团队在技术路径选择上的思考:“从商业化角度来看,垂直起降更符合商业化的要求,在可接受的成本和时间内可以实现大规模发射,而从现实实践来看,SpaceX也已经先例证明这项技术的可实现性。”
事实上,液体火箭发动机在火箭回收领域有着显著优势,特别是针栓式液体火箭发动机,其推力可灵活调节,具有多次重复启动能力。
深蓝航天选择了针栓式液体火箭发动机作为自己的研究攻关方向。目前已成功研发“雷霆-5”液氧煤油发动机——该发动机真空推力达50 kN,通过100千瓦级电机调节氧化剂和燃料泵转速,可实现50%-100%推力调节,并成功应用于“星云-M”火箭的米级、百米级VTVL试验。针栓式喷注技术可以在调节推力的过程中抑制不稳定燃烧,减少震荡,以实现平稳的推力调节功能。
此外,雷霆系列发动机使用液氧煤油作为燃料也具有独特优势,该种推进剂组合可以提供更高的密度比冲、更大的运载能力,并且使用操作安全性更高、工程上更成熟可靠。
除了针栓式发动机、液氧煤油燃料外,深蓝航天在火箭发动机制造技术上也采用了创新性的3D打印技术。霍亮告诉猎云网,传统发动机制造技术的市场供应商受限,而3D打印技术市场供应商更多,来源广泛,可以大幅缩短产品制造流程和零件数量,降低成本也降低了故障概率。
据介绍,“雷霆-5”发动机全机85%重量的零件都由3D打印技术制作,是国内首型使用3D打印技术制造的针栓式液氧煤油发动机。
图:“雷霆-5”发动机试车
深蓝航天此轮融资的领投方真成投资创始合伙人李剑威对其技术路径也表达了认可:“深蓝航天没有为了迎合投资人的关注去做固体火箭,也没有追逐风口上的液氧甲烷等燃料类型,而是专注在可回收技术,在供应链上做了大量的革新,拥有独立的供应链能力。”
在飞行试验上,深蓝航天也精准对标Space X的研发历程。
SpaceX的可回收火箭研发历程具有“由小到大、由简入繁”的特点。首先,SpaceX研制了小型可回收测试火箭“蚱蜢”(Grass Hooper),进行低空、低速的悬停与着陆测试,这一过程在此之后被称为“蚱蜢跳”。从最初仅仅跳起1.8米,到第四次试验实现百米级VTVL(80米),第八次试验实现公里级VTVL(744米),SpaceX获得了大量火箭VTVL回收技术有关数据,为下一步更大规模的测试版猎鹰9号火箭VTVL飞行积累了经验。
而深航蓝天在攻克了核心技术后,缩短了这一历程。
国内首家实现垂直回收试验的火箭公司
2021年7月,深蓝航天完成了首次垂直起飞和垂直降落(VTVL)自由飞行,即被称之为“蚱蜢跳”的运载火箭垂直回收飞行试验;10月,深蓝航天再次成功完成百米级VTVL垂直回收试验;并将按计划执行“星云-M”试验箭的公里级高空垂直起降回收飞行试验,以及20吨级液氧/煤油发动机“雷霆-20” 的整机试车。
图:2021年10月,深蓝航天再次成功完成百米级VTVL垂直回收试验
短短三个月,从米级到百米,深蓝航天创造了中国液氧煤油火箭垂直回收试验最大飞行高度103.2米。
其中“星云-M”1号试验箭,已经历了三次地面静态点火测试和十米级、百米级VTVL试验,总计工作时间超过200秒;所配套的“雷霆-5”发动机成为国内第一型经过多次实际飞行重复使用的液氧煤油发动机,累计工作次数超过10次、累计工作时间约600秒,历经不同飞行轨迹的大范围推力调节考验,展示了对重复使用的适应性。
深蓝航天也成为了国内唯一一家实现液氧煤油垂直起降可回收复用的火箭公司。这也是美国以外的团队第一次完成有工程价值的垂直回收试验。
李剑威在采访中也表示,这是具有里程碑意义的事件,也是真成注资的主要原因。
事实上,从2015年开始,李剑威便开始研究商业航天领域,也曾出手凌空天行等商业航天企业。但李剑威坦言,曾一度不看好中国的商业航天。
在李剑威看来,只有让火箭发射成本有量级式的下降,才具有商业化意义。“国内不少民营航天企业一度走了弯路,做固体火箭或者不可回收的液体火箭,去和国有体系竞争意义不大,而深蓝聚焦的液体可回收方向,同时在火箭发动机等核心零部件的供应链上面进行了有效的创新和突破,极大的降低了成本,恰好有效补充了国有体系,找到了自己明确的定位。”
通过对SpaceX发展历程的研究,李剑威判断:“深蓝航天目前正相当于SpaceX在2013年的阶段,从非共识到共识形成的关键转折点。”
视频截图:SpaceX与深蓝航天火箭VTVL试验对比
欧瑞资本合伙人葛原也表示:“商业航天和商业火箭目前的格局充满着变量,但是深蓝航天的可回收复用技术创新,尤其是3D打印发动机乃至未来整箭的3D打印将成为我们预知中的成功定量。”
银河系创投管理合伙人徐芳表示:“中国商业航天的政策红利已经打开,要开发未知的浩瀚宇宙,低成本、可回收是最优的解决方案,我们也认为在深蓝航天身上,有着其他创业者所不具备的独特的商业敏感度和高度专注的研发精神。”
“成为太空运输产业的推动者”
通过这两次试验,深蓝航天已经实现了民营液体运载火箭全流程:回收液体火箭(总体设计、控制系统、箭体结构、动力系统和变推力发动机)、地面设备设施、总装测试流程、发射流程、回收复用流程均得到了检验,是深蓝航天全方位实力的有力展现。
霍亮向猎云网透露,2022年,深蓝航天还将进行公里级VTVL飞行试验,包括执行“星云-M”试验箭的公里级高空垂直起降回收飞行试验,以及20吨级液氧/煤油发动机“雷霆-20”的整机试车。
据了解,“雷霆-20”发动机将会以9发并联的方式用于“星云-1”运载火箭,起飞推力超过150吨,近地轨道运载能力可达到2吨以上,并且在远期有重复使用20到50次的设计目标。
以三次试验完成SpaceX八次试验才达到的技术水平,一旦完成,国内商业航天行业或将迎来新的拐点。
图:深蓝航天“星云-M”1号试验箭VTVL飞行试验现场
2014年,国家政策性打开商业航天之口,出台《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》,为商业航天带来结构性机会,全产业链逐渐蓬勃发展。
相比美国2000年开始商业航天的探索,从时间维度来讲,中国只走了三分之一的时间,正处于起步阶段,但商业航天无疑是中国航天事业发展的必然趋势。
在“十四五”规划中,明确指出打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系,建设商业航天发射场,进一步促进商业航天的发展。
根据网络数据显示,2020年商业航天市场规模约10202亿元。随着我国航天技术逐步提升以及下游应用场景更加丰富,我国商业航天市场将逐步完善,预计到2024年我国商业航天市场规模将达到24060亿元。
政策支持加上巨大的市场,将带动产业链上下游进入发展红利期。
但霍亮也非常明白,踏入商业航天领域必然是一个长周期的创业。从技术创新到管理模式都需要系统性的革新。
图:深蓝航天团队
然而当仰望星空,去月球、去火星开发资源的愿景需要有人来实现。“以这个愿景倒推回来,我们必须首先实现往返运输的能力。”
这也是深蓝航天长远发展的目标,即成为太空运输产业的推动者,拓展人类进入太空的能力,一步步实现将火箭“飞机化”,实现高可靠性、低成本、发射方式灵活的“新型火箭梦”。
本文来源：商讯
责任编辑：
武文艳_007
