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如何开辟一条 SpaceX 的国产商业化之路? ...
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如何开辟一条 SpaceX 的国产商业化之路?
时间:2022-7-22 08:02
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想要更深层次地参与到整个太空的开发过程中,民营航天企业的角色是不可或缺的。
来源 | FounderPark
想让太空旅行像坐飞机一样实现航班化,可回收技术就很重要。目前,有且只有 SpaceX 拥有入轨级可回收运载火箭技术。
而国内一家严格对标 SpaceX 发展路径的公司——深蓝航天,最近的成绩引人注目。
就在今年 5 月 6 日,深蓝航天试验火箭「星云-M」完成了 1 公里级垂直起飞及降落飞行试验,火箭在爬升和下落的过程中同时进行了横向移动,最后降落至着陆场「靶心」位置不足 0.5 米的点位,实现成功回收。
本次回收飞行试验,标志着深蓝航天仅用 10 个月的 3 次发射试验就达到 2012 - 2013 年 SpaceX 用一年多的时间、8 次发射试验达到的同等级试验成果。在 SpaceX 之后,深蓝航天也成为了全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收复用全部低空工程试验的公司。
最近,我们邀请到了深蓝航天创始人 & 董事长 & CEO 霍亮,深蓝航天最大的机构投资者真成投资管理合伙人李剑威,一起聊了聊商业航天背后的产业思考。
1、有了 SpaceX 之前的积累,估计在两年到两年半的时间里,我们是有机会实现入轨可回收的。
2、如果我们想把航天带到每一个人的生活里,想去开发太空资源,进行更广阔的扩展,传统的工具不能满足我们的需求。
3、想要更深层次地参与到整个太空的开发过程中,民营航天企业的角色是不可或缺的。
4、任何一个行业,成本得到大幅度下降的时候,都会带来一种蓝海效应,很多原来不存在的需求,都会变为现实。
01
液体可回收道路是
商业和理想的双重考虑
Founder Park:「星云-M」试验箭本次试验成功有哪些突破性的成果吗?
霍亮:
试验箭的成功主要是验证了国内对于可回收垂直起降试验的突破,主要体现在以下几个方面。
首先是达到了公里级的飞行高度,这是国内之前的飞行测试所没有做的高度,飞行的时间也有了大幅度的延长。
其次,我们加入了一个横向的制导,专门在起飞点大概横向 40 多米的距离,做了一个圆形的回收着陆点。
第三,考核了横向移动飞行:经过飞行过程中的横向移动,精确地降落到了预定的着陆点,误差很小。
第四,这一次试验的火箭已经执行过三次飞行任务,发动机和箭体前期经历了 7 次的静态点火;在这次飞行之前的测试过程中,我们接连进行了短程和长程的两次地面静态点火,实际上整个火箭的发动机已经点过 12 次了,也初步验证了火箭重复使用的能力和性能,我们做回收不单单是为了把火箭收回来,而是为了能够多次重复使用。在此之前,一艘火箭和发动机能够如此多次的、重复地投入飞行和实际点火的过程中,在国内是没有的。
Founder Park:本次完成一公里的飞行测试,有什么意料之中和意料之外的状况吗?
霍亮:
大家看到的报道是我们做了三次的飞行试验。但是在飞行试验之前,我们做过地面静态点火;做过悬吊测试——就是把火箭用悬吊绳吊起来,然后离地面一定的高度飞。这些过程并不是全部都成功了,比如在悬吊试验的过程中,火箭就出现过失控的情况,围着悬吊绳有一定程度的甩动,我们就执行了紧急关机的过程。实际上大家所看到的飞行成功,也是在不停的尝试、改进过程中,最终呈现的结果。
Founder Park:这次测试的成功是一个很大的进步,如果对标 SpaceX,差距是在拉大还是缩减呢?
李剑威:
我们从 2015 年开始研究 SpaceX,一直在关注它的可回收能力。现在大家都看到 SpaceX 非常厉害,几乎没有失败的,而且都是用猎鹰 9 号,或者猎鹰重型火箭。但是真正从 0 到 1,研究 SpaceX 的重点应该是在 2012 年到 2015 年 12 月 21 号,第一次实现入轨可回收的期间发生了什么。
SpaceX 从 2012 年开始用小步快跑的思路做了一个小火箭 GrassHooper(蚱蜢火箭),就是蚱蜢跳火箭。最开始是在地面上不动,点火、熄火;接下来跳了四五米,再接下来就 10 米、40 米、80 米;到 2013 年的第四季度,一共做了 8 次试验,最高高度达到 744 米。通过这 8 次试验,基本上掌握了小火箭的低空发射回收的技术。
2014 年,SpaceX 研发了猎鹰 9 号开发版(Falcon 9 Dev),开始做高空的试验。从 1 公里开始,到 10 公里、100 公里,在 2015 年底实现了入轨可回收。我们当时一直在关注 SpaceX,看了每一次发射的全过程,反复研究,结论是未来如果有公司要真正实现入轨可回收的话,这个试验步骤是必不可少的。
深蓝这次一公里可回收的成功,相当于 SpaceX 2013 年底到 2014 年初的状态,低空的回收试验已经做完,接下来要做全尺寸火箭的高空试验。如果类比 SpaceX,从做完 744 米的低空试验开始,到入轨可回收大概是两年多的时间。我相信有了 SpaceX 之前的积累,包括它给的样板来验证这条道路的可行性,估计在两年到两年半的时间里,我们是有机会实现入轨可回收的。
Founder Park:创业之前的职业生涯是什么样的?为什么会有创建民营商业航天公司的想法?
霍亮:
2011 年博士毕业后就加入了中国航天,工作了 6 年的时间。主要负责两个方面的工作,一个是航天器结构总体设计,主要是设计航天器的整体结构;另一个是航天器的系统设计。
2016 年,当时无论是学习或者工作,对于航天技术和技术创新都有很大的热情,当时特别关注美国的技术进展,主要关注了两个方面。
一个是美国的臭鼬工厂,它们创造了很多世人瞩目的技术,还有著名的「14 条规定」。作为有热情的青年设计师,我们也是期待想创造出一些新的产品。
第二就是 SpaceX 的技术进展,2015、16 年陆续实现了陆上、海上的回收,这些技术当时在业内还存在很多的争议,但我自己觉得火箭的回收以及回收这项技术和产品是未来的一个发展方向,并且商业航天应该也是很有发展前景的领域,就决定走上了创业的道路。
Founder Park:作为投资人,能描述一下深蓝创业初期给你的印象吗?
李剑威:
2019 年的时候,我们的目标是要做可回收,因为只有这样才能改变成本结构,才能赚钱,否则一发一发打的方式对于中国航天的体系没有优势。当时霍总非常坚定地要做可回收,但是只有一份商业计划书,没有任何迹象能支持深蓝可以成功,所以天使轮我没有投资,但保持着一定的关注度。
2021 年 7 月,十米的可回收成功后,又做到一百米。基于前期对 SpaceX 的深入研究,我们觉得去年是一个非常好的时间点,也看到了一些关键的里程碑,就在 11 月份做了投资的决定。坦率地说,在深蓝做完一公里试验之前,整个市场对深蓝还是相对比较怀疑的。
Founder Park:大部分企业都选择先入轨火箭,为什么深蓝选择液体可回收火箭的道路?
李剑威:
火箭公司的早期收入相对比较少,不入轨的话可能会没有收入。有些投资人相对比较保守,选择先入轨能让 VC 知道公司能产生象征性的收入,有一定的收入体量之后再慢慢做可回收;但在中国如果只做入轨火箭,民营公司和国有体系相比可能没有太多的优势,不管是固体火箭还是液体火箭长征系列的性价比都很高。NASA 的火箭比长征系列火箭贵很多,所以在美国先做入轨是可能的。但是在国内,如果不聚焦做可回收液体火箭,可能会浪费大量的资源。
去年中国发射了 55 次火箭,其中有 52 次成功入轨,有 3 发固体火箭出于各种原因没有成功,所有的液体火箭都能入轨。以中国航天目前的能力,入轨并不是一个特别大的问题。目前看到做有工程意义的可回收团队非常少,我们觉得可回收才有可能彻底改变整个火箭的成本结构,从量级上降低每公斤入轨的成本,我们坚定去寻找专注在可回收的团队,这也是当时为什么选择深蓝的最核心原因。
霍亮:
从选择方面来讲,我们是一直没有改变的。从制造火箭开始,我就觉得应该做液体回收的火箭。主要原因是目标的不同,如果我们想做现有产品的替代,或者只是在现有基础上每年多发射几十次,那么实际上是可以通过做一次性不回收的固态火箭来实现。但是如果我们想把航天带到每一个人的生活里,就像现在的智能手机一样,想去开发太空资源,走更广阔的扩展,传统的工具不能满足我们的需求。
火箭技术发展了很多年,我认为过去的一二十年或者说更长远的时间,这个技术已经到了一个平台期,没有颠覆性的变化;回收技术的出现让我看到了行业踏入一个新高度的可能,所以我们才选择去做这样一件事,但是确实也是蛮难的。因为国内没人做这样的事情,没人知道怎么把一个可回收的液体火箭做出来。
而从目标的角度来看,如果我们要建设像《星际穿越》那样的空间城市、如果要去火星,我们需要什么样的工具?如果下一代的航空能够让每个人都参与,就像九十年代的飞机一样,我们需要什么样的工具?回收是一个必选项,不是一个可选项。
这次公里级试验的成功,用伟人的话来说,是宣言书、也是宣传队和播种机。宣告了我们的坚持获得了认可,也宣告了我们更加坚定地向这个方向努力,欢迎更多热爱这个事业的人都来加入这个行业。
所以这个角度不仅仅是商业化的考虑,也是我们对这个事业的热爱,我们对于需要做点什么所给出的答案。
02
SpaceX 的创新
和教训
Founder Park:当时 SpaceX 做可回收火箭的争议是什么?为什么最后大家都认同了这个方向?
霍亮:
火箭发动机是能量密度最高的一类产品,发动机所能够获取的功率甚至比得上一艘巡洋舰能发出的功率。对于回收的第一个争议是火箭发射完就消耗完了,发动机收回来也没有用。类似于让一个人费尽全力跑 100 米,让他以同样的速度再跑 100 米就不大可能了。
第二,回收是需要付出代价的,回收的火箭改造后实际上对运力是有损失的,如果损失太多可能经济效益就降低了,就不划算了。
第三是技术难度。美国七八十年代的航天飞机从工程上来看并不是一个成功的项目,可靠性低、成本高。大家觉得马斯克会走向同样的路。当时认为互联网出身的马斯克是在制造噱头,为了资本市场能获得很多回报。
但是从另外一个角度考虑,如果我每天都想去太空,如何去实现?2021 年全球的发射次数是 110 多次,如果后面加一个 0,如何实现这条路?不停扩大生产线肯定不现实,未来的途径一定是把火箭做成飞机。
我们仔细分析了航天飞机的技术,用的是五六十年代的技术和产品,经过半个世纪,材料技术、仿真技术、计算机航电、环境预设、总体设计等方面都取得了非常大的进展。从技术角度来讲,我们是能够也有条件去实现这样的技术的。我非常崇尚马斯克所讲的第一性原理,把火箭的技术掰开了看,会发现每一个单向技术在相应的领域中都取得了突破,在每一点上它都是可行的。而从工程师的角度来看,我们认为可回收技术在将来能够获得很大的发展。从 2016 年到今天已经过了 6 年的时间,现在的结果也证实了我们当年对他的判断。
Founder Park:从技术或做事的方法上,SpaceX 真正的创新是在哪些层面上?
霍亮:
首先它的研制模式跟传统的火箭相比是略有不同的。火箭毕竟是一个系统工程,产品本身的开发过程都是非常复杂的,它的复杂性体现在每一个元素和变量之间相互的关联性都非常强,属于数学上的高关联性模型。最开始研制的时候,SpaceX 的团队人数很少,初始的产品也很简单。回头来看,猎鹰一号火箭和梅林 1 发动机都是相对比较简陋的产品,但还是用这些产品进行了猎鹰一号的发射。猎鹰一号的发射在今天看来几乎是一个不可接受的结果,失败了三次才成功,还有一次是发射前发现喷管长了,在现场把喷管截短了一节。
在研制的模式上,它采用了一种敏捷的研制方法,设定了一个不是那么广大的目标,先往前走,达到目标,给予市场一定的信心之后,再往前走一步。而不是像我们原有的研发过程,一步就走到最终状态,也就是设计冻结,国内称之为定型,设计不调整,通过反复地发射来验证产品的可靠性,这是研制模式上的差别。
从技术上而看,包括他的目标创新,我觉得是因为获得的资金支撑不够。它的整个发展道路,并不是一开始就能够规划出来,而是在探索过程中不偏离目标和第一性原理,不停地试错,逐渐掌握了很先进的技术。比如多台发动机并联实际上是降低可靠性的,如果是传统的四级并联火箭,任何一台发动机出现问题,火箭就不能入轨了,但是现在起飞时有两台发动机坏掉仍然可以飞行,虽然可能回收不成功,但是入轨能够成功。这是因为它的动力系统进行了升级,控制系统用了 30 个计算芯片,平均一个通道 3 个芯片,可靠性提高了很多;而元器件用的是汽车的线路板和芯片而不是航天级别的产品,通过低成本的多冗余实现了可靠性的成倍提升。在实现的过程中,载人航天的标准并不会降低。
Founder Park:SpaceX 为什么选择做星链?星链未来的商业模式是怎么样的?
霍亮:
如果你的产品比别人好 20%,你是做产品;如果比别人好 90%,那你是做替代的。马斯克掌握了一个低成本又快速的投送工具,就继续向下游延伸,开拓了星链的业务。短短不到两年的时间,已经向太空投送了超过 2000 颗卫星,今年可能还会加速。本质上还是因为它在火箭这件事上形成了绝对的优势,然后自然而然的去延展。能够去开拓这个业务的核心建立在技术的进步上,是由于技术的进步带来了能力的提升和成本的大幅度降低。任何一个行业,成本得到大幅度下降的时候,都会带来一种蓝海效应,很多原来不存在的需求,都会变为现实。比如去年我们看到的太空旅游等,现在航天正处于历史的转折点。
如果是存量需求的话,那是现有的成本所对应的一个模式。如果成本下降一到两个数量级,假如我们能够在绝对安全的情况下把一位乘客送到太空旅游 10 分钟,收费一百万人民币有没有人愿意去?如果一百万太高,降到十万人民币会不会有人去?这个需求一下就成了有足够想象空间的一件事。
Founder Park:深蓝有做类似星链的产品计划吗?
霍亮:
目前没有这方面的计划,我们的目标是入轨的同时做到可回收。现在的火箭只是验证我们回收技术中的一个环节。能跟大家披露的是,我们从 2020 年开始一直致力于研发入轨火箭,包括它的产品,已经蓄势待发了。未来的方向是把火箭从部分重复使用做到完全重复使用,我们判断这种以化学能作为推进方式的火箭,是目前我们在工程上从地表到近地轨道空间最可行、最经济的方式。
Founder Park:SpaceX 有没有哪些坑是现在的民营公司不用再经历的?
霍亮:
SpaceX 走过了将近 20 年的发展路程,其实真的是非常曲折,犯过很多错误,期间有若干次濒临破产。
举几个很典型的例子。第一代发动机的开发还是非常原始的方案,甚至没有用再生冷却而是用烧蚀冷却,我们现在肯定不会这样做了,这也是后发优势所在。
梅林发动机的研制过程中经历了 1A、1B、1C 等迭代,最后走到 1D 的型号,其实中间也走了一些弯路,他们中间研发过猎鹰五号——一级 5 台发动机的配置,后来不做了,最后到猎鹰九号变成了一级 9 台发动机,二级 1 台发动机的配置,我们也一步走到了这个架构。
梅林 1C 发动机 | 来源:维基百科
期间还有若干次箭体的爆炸,比如有一次是 Facebook 的卫星爆炸,经过了详细的归零,后来发现是把液氦的增压罐泡到了液氧里,最后出现了发热等。像这些 SpaceX 走过的坑或者踩过的雷,都给了我们很大的警醒,我们才能够在相对没有那么长的时间内,在这个方向上取得一些进展。
03
商业航天领域的
技术现状
Founder Park:在商业航天领域,入轨和可回收这两个技术哪个更难?哪个更需要先去验证?
霍亮:
可回收的难度实际上是要超过入轨的。举一个比较直观的例子,火箭技术的发展到现在为止也有几十年的时间了,我们国家在 1970 年第一次发射人造地球卫星,用长征一号火箭把东方红一号送入太空,并且这颗卫星到现在还在在轨飞行,但是要同时达到入轨和回收这两个方面,现在世界上能做到的组织或者公司还非常的少,这也突显了它的难度。
从技术上来看,可回收技术的难度已经超过了入轨火箭的难度。对于火箭技术而言,入轨应该是一个及格线,否则无法为客户提供服务。但是仅仅做到入轨就带来一个问题,我们无法大幅度地降低成本。传统降低火箭成本的模式是适度扩大规模,规模优势能在一定程度上把成本拉低。但是最根本的方式还在于通过多次的重复使用分摊制造成本,这就需要先要把火箭收回来,之后经过适当的监测修复,再去复飞。这样就不用花时间去制造新火箭了,因为制造一艘新液态火箭的时间周期是两年左右,也是蛮久的,我们能够通过快速的检修、复飞,大幅度提高了进入太空的投送效率。
回收带来的另一个优势是投送效能,所以回收的难度确实是又上了一层,实际上回收的火箭越来越具有飞机的特征。现在的火箭是部分可回收的,比如已经在商业化使用的猎鹰 9 号,美国人还在开发完全可以重复使用的火箭,不光一子级可以回收,二子级也能收回来,使用模式类似于大家所熟知的飞机。
但是要把火箭从一次性使用的产品做到可以部分和完全重复使用的产品,这其中有非常巨大的分工。比如设计思想和设计思维的转变,我们称之为总体设计。可回收火箭的外观和一次性火箭是差不多的,但是内部的体系结构、设计思想已经产生了一个根本性的变化。
入轨的火箭不一定可回收,但是可回收的火箭一定能入轨,因为入轨是火箭的基本要求。单纯入轨的火箭只是回收火箭的一个条件,除了能够入轨之后,回收火箭还要能够飞回来,能够多次重试。可回收火箭还有几个难点,包括能够回收火箭的动力系统,动力系统里的最重要的组件——发动机,还包括回收的飞行控制,以及回收的结构,这一套系统都有了新的课题难点。
Founder Park:固体火箭和液体火箭有多大的差别?液体可回收火箭有哪些基础技术是值得关注的?
霍亮:
火箭最初使用的是液体推进剂,最早的火箭源自于二战期间德国的 V2 导弹,用的是液氧酒精推进剂。固体推进剂是基于战争快速性的要求出现的,因为液体需要现场注入,导致发射时间比较长。固体推进剂的特点是可以长期储存和快速使用,受环境的影响比较小,但有一个致命的缺点是比冲低,也就是单位燃料提供的冲量比液体低,推进的效率并不高,必须要用多级火箭的方式。
其次固体火箭内部的燃烧温度和压力都非常高,推进剂的成本是液体的 10 倍到 30 倍之间;使用之后主要的成本被消耗了,并没有什么回收价值。
第三,固体火箭不可能做得很大,它的推进器是固化在发动机里的;从储存到运输的角度考量,100 吨自重的火箭在固体火箭中算是很大了,但对于运载火箭来说还是相对小的。猎鹰九号是 570 多吨的规模,长征七号是 550 多吨的规模,这种规模的固体火箭是很难做到的,而且没法运输。
液体火箭的劣势在于推进剂是在发射之前进行加注,越大的火箭加注过程相对就越长,所以它不太适合作为武器使用,但作为运载工具是有很多优点的。
第一,液体火箭推进的比冲非常高,比冲最高的是液氧/液氢,基本上能接近固体燃料比冲的两倍,大概能够达到 400s 多,而固体推进剂的比冲很难超过 250s。第二,液体火箭的主要成本是发动机的制造成本,发动机如果设计得好,工作完后可以重复使用;推进剂的成本只占不到千分之五,推进剂消耗完后,仍会有 90% 左右的成本可以被利用。第三,液体发动机在工作过程中可以调节推力,而且可以关停再启动,这些都是固体发动机做不到的;火箭在不同轨道上执行的飞行动作是不同的,如果发动机没有办法关停,就需要设计复杂的动作耗散多余的能量,而液体发动机能够实现多样化的需求。
液体火箭能够到不同的轨道面,而固体就很难做到。国际上现有的火箭创业公司基本上也没有做固体火箭的产品,固体的用途仅限于军事或者快速反应用途,而将来从地表到近地轨道的运输还是要靠液体火箭。
Founder Park:深蓝的液氧/煤油针栓发动机运用了 3D 打印的技术,这其中具体使用了哪些技术?
霍亮:
增材制造(俗称 3D 打印)在金属材料领域算是一个比较新兴的一个技术,国内比较早就开始了一些探索,但是在应用方面相对还比较少。我们最先应用这个技术到火箭发动机的整机制造上,并且最先使用 3D 打印的发动机推动火箭飞上了太空。传统火箭的发动机制造可能有数百个零件,需要通过一些复杂的机械加工、焊接等制造过程,流程很长,成本也高。并且没有民营企业的供应链能够解决这些问题,他们造不出来,就迫使我们在设计之初就考虑如何制造的问题。
虽然国内是我们最先开始做,但是也不是蒙着头做,国际上其他国家在增材制造方面已经有了一些很好的尝试。这个技术有两个最直接的好处,第一,制造流程的简化,不用再经历那么多复杂的制造流程,直接能够把零件打印出来;第二,零件的数量大幅度减少,制造的时间也相应缩短,这样能够支撑我们快速敏捷的进行研制。
当然我们在探索 3D 打印的过程中遭遇了很多的困难。我们第一个增材制造的发动机实际上是失败的,当时检验并不合格,但是我们都在应用中逐步地改进,逐渐地克服困难、发挥技术优势。现在我们增材制造的发动机已经经历了 12 次的检验,证明了 3D 打印的材料和工艺是能够经受得起实践的考核的。
Founder Park:怎么理解液氧/煤油针栓发动机的先进性和趋势?
霍亮:
传统发动机的结构有点类似家用的花洒,上面有很多喷嘴,通过不同的喷嘴把燃料喷进去。这种结构比较复杂,每个喷嘴要求的尺寸精度和一致性都很高,有一个喷嘴出现了问题,可能就会导致整个发动机工作不正常甚至损毁。
另外,对于回收的火箭来说,本质上要求发动机在推力大范围调节的过程中能够平滑稳定的调节。对于火箭发动机来说,推力越大越不折腾,可以在一个稳定的状况下工作,同时也意味着没法进行推力的调节。回收的发送机基本要节流到 50%,也就是推力降低到满推力的 50% 左右,有时候需要上调到 110%,也就是 50%-110% 的范围,这么大的范围内发动机还能够稳定工作,在历史上只有针栓技术被证明是比较适合的。
美国阿波罗登月的下降发动机使用的就是针栓技术,保证了飞船在下降和着陆时的推力控制。这也是针栓发动机的第一个特点,在调节推力的时候能够比较稳定的工作。
阿波罗登月使用的发动机 | 来源:维基百科
第二,针栓发动机的结构相对比较简单,结构与花洒不同,喷柱方向不是自顶向下,而是两种推进剂分别沿轴向、径向喷射交叉撞击,具有良好的燃烧稳定性,比较适用于变推力的下降发送机。
Spacex 的梅林发动机也是采用了针栓结构,这得益于其总工程师 Tom Mueller 对 Fastrac 发动机的技术进行的改进和迭代。从梅林 1A 到现在的梅林 1D,研制过程也是非常曲折的,现在推力能够保持在 100 吨以上,推重比(一公斤的自重能够产生的推力)达到了世界巅峰——200。
我们在技术途径上跟 SpaceX 是一脉相承的,我们在国内最早做出了针栓式的煤油发动机。这项技术在国内最早应用于常规推进剂,也就是常温推进剂。我们对其进行了改进,用在了液氧/煤油的单低温推进剂上。我们先做了一个工程样机,也就是这次飞行使用的雷霆-5 发动机,此前已经经过了大概 12 次的飞行。后续会有雷霆-R1 发动机进入测试阶段,推力在 20 吨左右,同样使用了针栓式喷注器。
深蓝雷霆-R1 发动机 | 来源:深蓝航天
Founder Park:SpaceX 用了很多很多非航天级别的产品,国内的航天领域未来会不会借用其他领域成熟的技术和产品?而对于低成本的元器件,会从哪些维度判断可行性?
霍亮:
对于工程技术领域来说,技术上不存在绝对的跨越性的进步。我们将来肯定会尝试去用工业级的产品,因为最主要的一个目标就是大幅度地降低成本,但这是一个逐步的过程,需要通过小规模的测试,以及设计一些合适的测试来真正实现它的应用。
判断可行性的话,第一是从需求出发,是应用于短期需求、中期需求还是长期需求等。第二个原则是可控原则,因为我们做的是工程而不是研究,需要在确定的时间内达到确定的结果,就需要从周期、成本、是否能解决以及风险等维度上进行评估。
在这次飞行的过程中,我们确实用了一些来自其他行业的,比如航空、汽车行业的产品。因为我们现在飞行的高度还不高,用不上那么高配的产品,我们反而用了一些当前环境中低配的产品。这也是我们刚才所说的低成本试错,把速度提上去。
Founder Park:从入轨能力的角度,估计要用多少年完成入轨且可回收?
霍亮:
我们是希望在两到三年的时间能做到入轨和可回收。第一步的目标肯定是要做到入轨,不入轨的火箭也不能成为运载火箭。第二步是在这个时间的尺度内做到入轨,并且在后续能够把一级可控的火箭做到可回收。这是我们的在时间上的目标,我们会为了这样一个目标去倾尽全力。
Founder Park:航天领域的双归零是什么样的流程?创业的时候还会遵循这样的流程吗?
霍亮:
双归零属于航天特色的质量管理,航天对于质量管理非常在意,因为对于航天来说,事情只有 0 或者 1,一旦有问题就会失败,而且火箭是投入了巨大的人力和资金成本的产品,失败的代价太大,这才有了双归零的方式。
双归零有两个方向,第一个是技术归零的五条,第二个是管理归零的五条。
任何一个错误的产生,都有两方面的原因,技术是其中一个。技术上我们要做到定位清晰,知道是哪里出现的问题;机理准确,要分析产生的机理;问题复现,搞清楚问题是如何产生的;措施有效,解决的措施要能够非常得力的解决问题;最后是举一反三,问题下次不能再出现。
其次是管理方面的问题,在管理流程上不放过任何细节,不放过任何一个环节,把所有环节的原因都能找到。要做到过程清楚、责任明确、措施落实、严肃处理、完善规章。
对于我们来说,航天的质量体系和文化是要秉承和坚持的,这是一种敬畏产品和行业的意识。但是有些时候我们没有条件去实现技术归零的五条,就会尝试再飞一次,因为我们现在的试验是低成本的,能够比较快的用飞行的办法而不是地面验证的办法来解决这件事。
最终原则是一样的,只是解决问题的办法有所不同。
04
民营航天是
航天领域不可缺少的一部分
Founder Park:移动互联网行业有种说法,外行领导内行可以带领变革,中国民营商业航天好像还缺一个这样的选手,作为投资人,你怎么看待这种说法?
李剑威:
我觉得要用第一性原理去看,不是说原来你的背景是怎么样,就会导致什么样的结果。SpaceX 早期从顶尖的团队里面招募了不少火箭专业的人才,马斯克自己也通过多年的学习变成一个火箭专家,提出了突破性的构想,猎鹰 1 号发射的时候,他已经是对火箭非常内行的人了,而且也聚集了非常多的专家,虽然当时有很多人质疑。马斯克用了一种非常好的工程思维,就是快速迭代,低成本试错。我觉得这个是核心,它可以用在任何行业。抛开是不是互联网人的问题,本质上是我们的创始团队有没有第一性原理的思考能力。
其次,航天本质上是一个高投入的行业,创始团队最好有航天体制内的研究经验,如果是一个来自移动互联网的人,对于型号、研制过程、技术标准都不知道,就会是一个很大的问题。国家培养的航天体制内的人,掌握了一定的技术能力,负责过火箭入轨,知道该怎么做。只是可能因为可回收不是体制内最优先的目标,他们很难发挥优势,所以选择创业。
核心还是要看做成可回收需要什么样的关键要素,这是考察的重点,至于单纯讨论背景和基因,其实是过度简化了这件事。
Founder Park:最近一直听到一个说法,商业航天在未来是一个跟国运相关的产业,如果没有商业航天的补充,中国是不能在太空这个新边疆中有充分发挥的。从专业的角度怎么看待这个说法?
霍亮:
第一,我国航天的领导层,很早就开始关注国内外各方面的动向。当时航天界的领导在一次座谈中提出了一个命题,我们商业航天的强国之路到底该怎么走?现在美国为大家所熟知的 SpaceX,其实不只是一家公司而已,它拥有超过一千多家商业航天企业,遍布了航天的上下游,形成了一个航天产业生态。我国的航天模式基本上来源于建国时期计划经济的模式,我们把它称为航天工业体系。对比航天工业体系和航天产业生态,我们非常羡慕美国的产业生态在技术创新的效率上所取得的优势。无论是国有的航天企业,还是新兴的民营航天企业都在这条路上探索。从这个角度来看,民营商业航天在未来的商业航天强国之路上,会形成一支生力军,做出自己的精彩。就像改革开放之后,民营经济创造了很多创新一样。
另外,航天一直是所有人都非常关注的事情,不管是美国载人登月还是我们自己的载人航空,而如何激励年轻人进入这样的一个舞台,去发挥他们的积极性和热情,也是我们需要思考的问题。民营商业航天在其中是能够发挥自己的作用的,因为国有的体系很难做到面面俱到,民营航天能够发挥自己的特色,吸引更多人参与到航天事业中。
Founder Park:民营的商业航天企业在通向新边疆的道路上,要解决的最关键问题是什么?
李剑威:
可以对比 NASA,美国之前也是走国有体系,航天飞机花了很多钱,最后效果不是特别好。然后像波音、洛克希德·马丁等公司其实在某种意义上也是国有体系公司,成本都很高。最后 SpaceX 用快速迭代低成本试错的办法把卫星的发射成本降了一个量级。在 SpaceX 出来之前,中国的长征火箭是最便宜的,现在则是 SpaceX 最便宜,而且便宜得多。
民营公司最大的优势在于激励机制非常灵活,迭代速度非常快,而且能够突破一些原来被认为是定理的框架,做出比较大的突破。最后结果是一样的,就是做到成本可控、产品可靠,缩短发射周期。当然国有体系也在尝试往可回收的方向去思考,但我们认为在这些可能需要试错、快速迭代的领域,民营公司可能会有更大的发展空间。
我们国家想要更深层次地参与到整个太空的开发过程中,我们认为民营航天企业的角色是不可或缺的。作为民营公司,我们要想清楚我们跟国有体系的差异化,一个结论是如果没有显著的结构性优势,我们就不做,跟国有企业比较成本如果不能够显著降低,就没有太多价值。所以一次性火箭我们就不做,专注在可回收上,从可回收试验进展的角度来讲,深蓝的速度明显会快得多。路径也清晰得多。
Founder Park:国家对民营航天创业者的支持怎么样?这几年国有体系对体系外的企业看法有改变吗?
霍亮:
最开始国内不太相信民营公司能够参与火箭相关的产业,但很快有公司实现了亚轨道、入轨,大家才开始正视民营企业有能力去创造这样一个产品。同时国家也给予越来越多的政策优惠,可以去使用国家的发射场去发射我们的火箭,同时深蓝也能够去建设火箭发动机的测试基地,并且还得到了地方政府的支持和投资。航天的管理层也积极地同民营企业进行沟通,让我们参与火箭和商业航天的政策制定,探讨如何规范有序地开展这方面的研制工作。
从这几年国家航天主管部门的角度,我认为是经过了一个从怀疑到认可,以及到现在寄予一定期望的心态变化。政策上从关注比较少、质疑到后面及时出台相关的支持政策,以及给予规范有序的一些规定。但是跟世界商业航天相比,我认为将来还会有进一步的鼓励、支持的措施,因为这个行业是中国跟世界强国在科技竞争领域中绝对不可或缺的一环。
Founder Park:作为民营火箭公司,如何面对挫折和失败?
霍亮:
科学研究从没有一帆风顺,但是工程和科学不同,我们不能允许一直失败。无论从组件的研制到整个火箭的制造过程,还是测试飞行的阶段,中间有很多挫折,但是我们能够很快去解决这个问题,也期望能从小的失败中获取经验、修正方向,最终达到我们的结果。
如果我们选择复制一个偏成熟的方案,是能够尽量减少失败的,但是深蓝没有这条路,我们选择了一条在国内环境中没有确定答案的一条路。液体火箭做到可回收和重复使用后,火箭能够重复使用多少次?现在没有人能给出答案,我们自己作为设计者也没有准确的答案。所以我们其实在探索新的技术和产品,过程中出现失败在所难免。
当然失败不是为了失败,而是为了从失败中吸取养分和经验,最终获得成功。
Founder Park:民营的航天公司要不断地发展,人才的问题如何解决?
霍亮:
我认为一个行业的发展取决于两个推动性的因素,一个是人才密度,另一个是资金密度。任何一个行业想要发展,这两者都是不可或缺的重要基础。现在航天方面的人才总体上处在一个相对短缺的状态,但是中国在这一点上拥有独特的优势,2000 年之后我们有大量的年轻人进入了航天领域工作,经过了大概 15 年的爆发期,我们培养了世界上最为庞大的航天工程师群体,拥有航天工作经验的工程师们会成为开展研制工作的一个很重要的基础。
同时如何扩大人才的基础,这也是我们要考虑的问题。因为不能总指望体制内的人才,还是要走到自主培养的道路。这又回到了我们的研制模式上,我们采用了敏捷的研制模式去实现变革,低成本的快速迭代、演绎,做更多的飞行测试。我们团队中有一位 90 后的本科毕业生,不是航天专业,甚至跟航天专业还有一定的距离。但是他经过了三次火箭的飞行,已经能够独立地操作火箭的发射过程,也能够独立地操作一套复杂的装置进行发动机的试验测试。如果你能够经历一个完整的火箭研发、制造、装配到最后的测试飞行的过程,你会发现你也变成了一个火箭人,也经过了起步的一个阶段。这是第一步,其实最关键还是要能够投入、钻研这件事。我们能够提供的是一种快速迭代的机制,希望富有创造力的年轻从业者能够开创商业航天的未来
*以上嘉宾观点不代表 Founder Park 立场,也不构成任何投资建议。
*头图来源:视觉中国
极客一问
民营航天的商业化之路该怎么走
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