2021年，这些火箭首飞缘何“打水漂”？

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2021年，这些火箭首飞缘何“打水漂”？

欧洲航天发射创新高，重振太空地位刻不容缓？

谷神星一号商业运载火箭首飞成功，此次飞行具有什么意义？

长征六号改运载火箭成功首飞，这有什么意义？

一、2021年，这些火箭首飞缘何“打水漂”？

来源：中国航天报

随着点火口令下达，火箭发动机发出震耳欲聋的巨响，随后运载火箭从烟雾中缓缓上升，逐渐加速并直插云霄，这就是运载火箭起飞的画面。但火箭在首飞前，需要历经长达数年的研制时间，而过程中出现的任何问题都有可能导致首飞时间一推再推。例如，众多火箭曾言之凿凿于今年首飞，但2021已临界末尾，一通盘点过后，依然还有不少火箭的首飞打了水漂，放了“鸽子”。

又慢又贵的“鸽王”重型火箭

要论近几年火箭领域的“鸽王争霸”，第一名要数美国重型火箭领域的当家花旦——太空发射系统（SLS）。这种集美国宇航局万千宠爱于一身，由美国国会在经费和政策上“双重”护航，基于航天飞机成熟技术“堆砌”而成的重型火箭，于2011年正式立项研制。

美国SLS运载火箭

该火箭原定于2016年首飞，但随后历经8次重大推迟，截至目前已研制长达10年，累计花费212亿美元后仍在推迟。之前，SLS定于今年末首飞，但因近期芯一级发动机的控制器失效更换等一系列问题，最新首飞时间已经推至明年初。

纵观人类航天史，重型火箭由于体量大、难度高，有所推迟是正常现象，但SLS不同以往，其构型并无创新性的设计理念。恰恰相反，SLS的设计相对于可部分重复使用的航天飞机而言称得上是倒退，它抛弃了重复使用设计，算是航天飞机技术遗产的重新组合。

火箭芯一级采用4台航天飞机使用的RS-25主发动机，并将航天飞机的四段式固体助推器延长至五段，而芯二级派生自即将退役的德尔塔4系列火箭的芯二级，安装有单台RL-10发动机。

SLS火箭安装的4台RS-25主发动机

纵观全箭，各主要分系统都是成熟的技术和产品，尤其是RL-10作为美国第一种氢氧发动机，自1963首飞至今已可靠服役超过半个世纪。

得益于成熟技术的堆砌，SLS在诞生之初，美国宇航局就将它定位为一种可快速研制成型的低成本、一次性火箭，以期替代复用成本高昂的航天飞机。然而，随着SLS的不断推迟和耗资暴涨，单次发射成本已高达20亿美元。

由于SLS承担着维持航天飞机时代供应链体系的责任，供应商体系依然庞杂、昂贵且低效。除供货、协调等低效产生的延期外，部分试验环节的不顺也加剧了项目节点后移。

“星舰”首飞遭多种因素拦路

说到曾计划今年首飞的重型火箭，不得不提进度上正在奋起直追的“星舰”。相对于SLS的磨洋工，“星舰”研制可谓飞速，从2019年首台原型机开始制造至今不过两年。

正在组装的“星舰”

今年初，马斯克曾豪言要在年内进行首次轨道发射，跟SLS拼个高下，结果事与愿违，两者均推迟到明年。

“星舰”

“星舰”推迟的原因首先是自身设计的不断迭代，设计方案改了又改，导致SN-12、13、14、16等原型机制造一半或未经试飞就被拆毁或报废。

其次是“星舰”贮箱所用不锈钢牌号不断修改，厚度有所减薄，翼面尺寸及位置也几经调整，近期又在增加发动机数量，换用2.0版猛禽发动机，并进一步拉长火箭二子级，这都是“星舰”首次轨道试飞时间不断推后的原因。

再次是“猛禽”的可靠性不足也拖累了“星舰”进度。SN-8~11四艘“星舰”的10公里亚轨道试飞失败均与“猛禽”有关。还有是严重低估了轨道级发射台的工程量，推进剂贮存设施、新设计的回收机构至今仍在调试。

SN-10落地后侧翻爆炸

最后是美国监管当局冗长的环评及发射许可流程，迄今仍无结果，年内进行首次轨道发射彻底成为泡影。

ULA巧“箭”难为无“机”之飞

12月1日是美国联合发射联盟公司（ULA）创办15周年的纪念日。该企业自成立以来，145次发射任务全部成功的业绩十分耀眼。但实际上，ULA在今年是“哑巴吃黄连，有苦说不出”，原定今年首飞的火神新一代火箭因芯一级由蓝色起源公司研制的BE-4发动机迟迟不能交付，被迫推迟到2022年，如果继续推迟到宇宙神5火箭退役还不能接班的话，ULA将出现“无箭可用”的尴尬境地。

火神运载火箭发射想象图

“宇宙神5”之所以要强制退役，要从1994年美国空军发起的“改进型一次性运载火箭”计划说起。当时美国空军选定“德尔塔4”和“宇宙神5”分摊国防发射任务，但美国政界却对“宇宙神5”芯一级使用的俄制RD-180发动机耿耿于怀，担心俄罗斯借“机”威胁美国的国家安全，于是策动“国家安全发射”项目，重新选定两种火箭，且要求必须采用美制发动机以除后患。随后，ULA的“火神”雀屏中选。

实际上，“火神”芯一级发动机当时的可选项有两家，除了蓝色起源公司外，另一家是由洛克达因公司研制的AR-1发动机。ULA考虑到洛克达公司因近年来的研制能力下降，采购报价也水涨船高，最终冒险选择了蓝色起源公司的BE-4液氧甲烷发动机。

BE-4液氧甲烷发动机

BE-4采用分级燃烧循环，设计推力240吨。选定后，BE-4的研制遭遇了严重技术问题，于是2019年初将整个预燃室-涡轮泵系统推翻重来，之后经两年研制仍无法稳定工作在额定推力上，迟迟未能交付。

为尽可能减少对进度的拖累，ULA只能重排试验进度，单独将芯一级贮箱拉到发射台开展测试，上演了一场巧“箭”难为无“机”之飞的尴尬戏码。

一机“坑”两箭，推迟本常态

BE-4的研制窘境不仅拖累ULA，也影响了蓝色起源公司自家的新格伦火箭的研制进度。“新格伦”原定今年末的首飞日期早已不提。常言道，“屋漏偏逢连夜雨”，今年蓝色起源公司在登月舱合同中落败SpaceX公司后，创始人杰夫·贝索斯不依不饶，不断抗议、投诉乃至起诉美国宇航局，要求重发或为其额外颁发合同，并公开抨击SpaceX公司的登月舱方案。

新格伦运载火箭想象图

这一系列行为引起了公司部分员工的不满，在社交媒体上公开称不同意公司的观点。加之蓝色起源公司自身管理的积弊已久，于今年秋天爆发了一场核心员工离职潮，一系列动荡使“新格伦”的研制进度雪上加霜。

上文这些“放鸽子”的火箭只是冰山一角，近年来航天领域新研制火箭进度推迟，经费上涨几成常态。例如，欧洲的阿里安6火箭受新冠肺炎疫情、发射台建设缓慢、资金不足等原因影响，发射推迟至2022年末。

阿里安6运载火箭发射想象图

日本的H-3火箭芯一级采用了新型LE-9氢氧发动机，膨胀循环的LE-9真空推力高达140吨，但今年LE-9的试车屡出状况。受此影响，H-3首飞从最早的2020年推迟至2022年。

日本H-3运载火箭想象图

另外，还有俄罗斯的安加拉A5火箭的首次带载荷试飞，已经推迟至明年。还有一些初创航企的今年首飞计划，也已被人遗忘在日历和新闻中。

竖立在发射台上的安加拉A5运载火箭

其实，运载火箭的进度推迟有着各种各样的原因，最主要是技术问题，例如，设计难以定型，方案朝令夕改；或对新技术风险的认知和预研不足，导致关键技术难以攻克；也可能是试验条件限制或不够充分。另外是管理协调的低效和带来的成本增加，例如，SLS庞杂的供应商体系直接导致了“今年复明年，推迟何其多，经费涨涨涨，最终成鸽王”的窘境。

还有就是资金、定位和监管带来的影响。部分火箭型号因为定位模糊，加上拖期导致市场竞争力下滑，而资金不足又反过来拖累其研制，最终造成恶性循环。而如何能够合理安排一个型号的研制进度，推动其又好又快地进行，无疑是全世界航天人都需要解决和面对的一个重要问题。

一、欧洲航天发射创新高，重振太空地位刻不容缓？

作者：兰顺正

首发自：《中国航天报》

近日，欧洲阿丽亚娜航天公司宣布，该公司将在2022年开展17次航天发射任务(包括在拜科努尔和东方发射场用联盟2.1b发射的Oneweb)，涉及5型运载火箭:9发联盟2号(6发在拜科努尔或东方发射场)、数发阿丽亚娜5、1发阿丽亚娜6、2发织女星、至少1发织女星-C。而在2021年阿丽亚娜公司进行了包括阿里安5、联盟号和“维加”火箭的15次发射，已经成为了2000年以来该公司发射次数最多的一年（阿丽亚娜公司2000年进行了16次阿里安4、阿里安5和联盟号火箭发射）。不难看出的是，欧洲在2022年航天发射次数将创下 历史 的新高，而这背后则凸显了其重归太空舞台C位的急迫。

目前，太空作为一种战略资产在国际竞争、国家安全、 社会 经济发展和民众生活中等事务中发挥着越来越重要的作用。据估计，目前全球60%的经济直接或间接地依赖于卫星成像与跟踪和互联网连接等太空技术；同时观测、通讯与气象卫星在民用通讯、卫星导航、救灾、大气观测与环境保护等领域的作用越来越不可或缺；而作为军力倍增器与赋能器，太空技术在军事战略与行动中的地位也愈发提升。

在过去几十年里，欧洲在航天领域可谓成绩斐然，先后打造了阿丽亚娜（Ariane）系列火箭和伽利略卫星导航系统等。但如今，当其他国家纷纷在太空发力之时,欧洲作为曾经的太空强者却显得有些滞后。如在载人航天领域，2021年6月中国3名航天员进入天和空间站的画面就令欧洲“眼红”不已。当时欧空局局长阿施巴赫直言，在目睹了中国航天员乘坐自己的火箭进入自己的空间站后，他开始反思“欧洲到底想要实现什么？”同时，运载火箭在过去一直是欧洲的强项，20 年来阿丽亚娜5运载火箭一直主导着欧洲大型航天器发射任务, 但现在部分业务已被美国SpaceX 公司的猎鹰9火箭抢走。虽然阿丽亚娜5是阿丽亚娜公司最为强大的运载火箭，有效载荷可以达到SpaceX猎鹰9号的两倍，但是造价也要比猎鹰9号高出不少。猎鹰9号在2013年的售价为5650万美元，而阿丽亚娜5号的售价高达2亿美元。另外中国的北斗卫星开始服务全球也让欧洲的伽利略卫星导航系统压力倍增。

他国的成就让欧洲意识到重振太空地位刻不容缓。一方面，太空是欧洲经济中的关键产业部门，也是支持欧洲在全球舞台上具有自主性的战略资产。欧洲议会的研究报告显示，2017年欧盟太空部门的雇员已超过23.1万人，太空产业的价值估算达到530~620亿欧元。基于太空项目衍生的应用与服务已经产生了巨大的商业价值与就业机会，并且未来还将迅速增长。另一方面，太空技术具有双用途属性，欧盟太空技术的发展无疑会增加欧盟的太空军事实力，帮助提升欧盟军队指挥与控制系统的现代化，提高欧盟军队的行动能力，以及欧盟军队对地面战略目标与太空物体的监视能力，从而促进欧盟军事一体化的进程。

于是欧洲对自己下了狠心，在2021年6月22日宣布拨款148.8亿欧元（约合1149亿元人民币）启动“欧盟太空计划”(European Union Space Programme)。根据介绍，该计划将持续到2027年，届时欧盟27个成员国和英国将深化在卫星导航、地球观测、空间态势感知和安全通信等领域的投资。欧空局还为此建立了一个新的机构，命名为“欧盟太空计划机构”。当时欧空局介绍称，如此高的预算将为欧盟各个行业产生积极的溢出效应：新的欧盟空间计划将通过为欧盟公民、企业和政府创造增值、安全和有保障的空间服务来产生更高的投资回报，到2025年欧盟与太空相关的工作岗位将增加到40万个。此外，这笔预算资金还将帮助开发下一代欧洲卫星导航系统伽利略，并扩大其监测地球状态的哥白尼—哨兵航天器的范围和能力。而在2021年12月，欧空局成员国部长会议批准了以支持开展地球和太空安全问题应对工作,并规划未来太空探测项目为主要内容的战略规划。

要在太空舞台重新成为主角，运载火箭无疑是重要的筹码。这既能为欧洲带来大量的发射订单，也是欧洲太空战略自主性的保障，因为太空战略自主性首先体现在进入太空的自主性，这是在战略上避免受制于人的前提。欧盟委员会曾指出，“欧洲自主地进入和利用太空是确保欧盟政策执行、工商业发展、安全与防务以及战略自主性的基本战略要素”。而自主进入太空的关键在于拥有自己的运载火箭，因此欧空局在2022年猛发卫星就可以理解了。

值得注意的是，在今年的发射计划中，阿丽亚娜62和织女星-C均为该型火箭的首飞。其中阿丽亚娜6是欧洲研发的最新一代低成本运载火箭，将比上一代阿丽亚娜5火箭成本降低约30%。为了保证发射的灵活性，阿丽亚娜6火箭又分为阿丽亚娜62型和阿丽亚娜64型。前者包括两个固体燃料助推器，能够运载4.5吨重的卫星至地球同步轨道；后者包含四个固体燃料助推器，能运载12吨重的卫星至地球同步轨道。按照欧空局的设想，阿丽亚娜6火箭不但将成为欧洲太空机构的主力运载火箭，还将对标SpaceX的猎鹰9火箭在商业航天市场占有一席之地。该型火箭本计划在2020年底就进行首飞，但由于新冠疫情等原因一直被推迟。目前阿丽亚娜62首飞暂定2022年下半年进行，火箭芯级和上面级现正在运往法属圭亚那，4月份将开始在发射台上进行联合测试。

而织女星系列运载火箭是迄今为止欧洲现役最大的固体动力运载火箭。织女星-C采用三级固体火箭发动机加末端修正级液体火箭发动机构型:第一级为 P120C 固体发动机，第二级为Zefiro40固体发动机，第三级为Zefiro9固体发动机，末级为改进型AVUM 液体发动机。该型火箭近地轨道运载能力约2300千克，原本计划2021年首飞，但也因故推迟到了2022年。

二、谷神星一号商业运载火箭首飞成功，此次飞行具有什么意义？

这次的飞行将加快中国火箭行业的市场化，面对客户做出更多个性化的火箭。据悉，近日由北京星河动力装备科技有限公司生产研发的谷神星一号运载火箭成功实现了首飞，并且将所携带的天启星座十一星按照计划送入了预定的轨道。有专业人士表示，这也是中国的民营火箭行业首次进入500km的太阳同步轨道，这毫无疑问是中国商业火箭的一次巨大的进步。据该公司透露，这次携带的卫星，主要是提供数据传输服务，将来可以为更多第三方的企业提供数据服务。

这次的谷神星一号是采用黑色的涂料涂装的，整个火箭从上到下，是呈现一个杆一样的形状。该火箭的设计师表示，这支火箭就像是一根铅笔一样，是一个没有翅膀的火箭。谷神星一号的内部是通过发动机的推力来改变飞行的方向，这样设计是为了让火箭飞得更加快更加稳一些，不会受到其他气流的影响。而且这次一个很大的亮点在于使用了矢量变推力发动机，这也是相对于其他民营火箭不一样的地方。

设计师还表示，谷神星一号火箭发射成功之后，2021年会再有两次商业发射行为，这两次的发射主要是为了验证这个型号火箭的可靠性，如果计划顺利，之后火箭就可以直接开始批量生产了。如果量产计划顺利，未来我们可能看到每个月能进行一次火箭的发射。

设计师对火箭的性能也十分满意，他表示未来会同时进行固体火箭和液体火箭两条路线的研发，这两种火箭对应着不同的需求。就像交通一样，液体火箭更便宜，能够一次性带更多的卫星，就像是公交车，而固体火箭，稳定性和安全性更高，就像是出租车一样，不同的需求对应不同的产品。

三、长征六号改运载火箭成功首飞，这有什么意义？

长征六号改运载火箭成功首飞，这有什么意义？下面就我们来针对这个问题进行一番探讨，希望这些内容能够帮到有需要的朋友们。

长征六号改运载火箭试飞取得成功，标志着在我国新一代运载火箭大家族再添新组员，进一步完善了在我国新一代运载火箭的型谱基本建设,标志着在我国在航空工业行业，此后有着了流体动力芯级+固态驱动力推动的“非均相混合动力”运载火箭。

据新华每日电讯报道，3月29日17时50分，在我国在太原卫星发射中心取得成功发送长征六号改运载火箭，配备发送的浦江二号和天鲲二号卫星成功进到预订路轨，弥补了中国运载火箭非均相协同操纵行业空缺。发送每日任务得到圆满收官。

长征六号改运载火箭总长度约50米，全箭起降净重约530吨。长征六号改运载火箭是在我国新一代无毒性零污染运载火箭，也是在我国首型固态捆缚运载火箭，用以发送太阳同步轨道通讯卫星。长征六号改运载火箭根据推进器的调节，产生多种多样构形，打造出运输工作能力覆盖面积广高性价比的运载火箭系列产品，可达到将来通讯卫星多元化的集中发送要求。

必须向小伙伴们详细介绍的是，长征六号改运载火箭选用的是“固态推动+液态芯级”，标志着在我国此后有着了流体动力芯级+固态驱动力推动的“非均相混合动力”运载火箭。长征六号改运载火箭有四个固态推进器，捆缚是2米2按段的液体火箭弹，单枚推力可达120吨。根据此次发送运用，也标志着在未来，在我国新一代运载火箭可完成大量段、更高推力的固态运输驱动力。

长征六号改运载火箭做为在我国“混动”的新一代火箭弹，完成了在我国按段式固态汽车发动机的初次产品化运用。与中国别的火箭弹对比，长征六号改最高的差别，便是它的火箭弹行为主体段应用的是液态汽车发动机，而捆缚在四周的推进器应用的是固态汽车发动机。液态汽车发动机特性高、运行时间长；固态汽车发动机推力大、应用维护保养简易。二者相互之间兼容相互配合，进而达到了火箭弹稳定性更高一些、性价比高更优质。

总而言之，长征六号改运载火箭取得成功试飞，标志着以液态芯级为主导驱动力、以固态捆缚为推动驱动力的火箭弹，宣布进到在我国运载火箭行业，进而弥补了在我国航天动力技术性的众多空缺，完成了在我国固态捆缚等一系列技术性新突破，促进新一代运载火箭迈进更高效率、更智能化、更安全领域，为在我国新一代运载火箭的改革创新打下了牢固基础。