北京时间12月3日,朱雀三号火箭执行首次飞行试验任务,火箭二级入轨圆满成功。
本次试验标志着中国商业航天在可重复使用火箭技术上取得重大突破,虽然在回收环节未竟全功(任务同时开展了火箭一级回收验证,过程中发生异常燃烧,在着陆段点火后出现异常,未实现在回收场坪的软着陆),但已迈出关键一步。
这是我国首个可重复使用运载火箭的入轨发射,也是全球第三型重复使用运载火箭(此前为猎鹰系列、新格伦)。
可重复使用火箭成为行业主流
2025年全球火箭发射数据显示,可重复使用火箭已逐渐成为主流。今年1到11月,全球共执行290次轨道级发射,复用火箭占据半壁江山。
猎鹰9号火箭152次中,144次属于复用一级助推器,占全球290次发射量的49.6%。重复使用已成为火箭发射新常态。
前11个月,我国各类火箭共发射76次,包括固体、液体;小型中型大型等不同级别火箭。
尽管其他发射商仍在望其项背,但可回收重复已在路上。今年以来已有新格伦火箭发射2次,朱雀三号发射1次。两箭分别是世界第二、第三型能挑战猎鹰火箭生态的非SpaceX火箭。
可重复火箭和一次性火箭发射数量的变化背后,是成本因素。猎鹰9号单次发射成本约3000万美元,而同运力的一次性火箭需8000万美元以上。
市场数据更具说服力,2025年全球商业发射服务市场规模达180亿美元,其中可重复使用火箭预计将贡献65%份额,较2020年的15%实现跨越式增长。欧洲阿里安甚至宣布暂停一次性火箭研发,全力投入可重复使用型号。
后续我国新型商业火箭也有着类似趋势,如长十二甲、双曲线三号等首飞即具备回收复用功能,还有一些新型号目前为一次性火箭,但在未来也要尝试回收复用。
市场需求:得低轨者,得天下
商业航天领域潜在的市场很多,但未来五年中占据绝对主导地位的需求来自低轨卫星互联网星座。
中国版“星链”计划已经进入规模化组网阶段。据规划,中国星网(GW)低轨宽带星座计划部署超过13000颗卫星,其中约6000颗卫星将运行在500~600公里轨道,另约7000颗部署在约1145公里更高轨道。
无论从卫星数量还是总载荷质量来看,低轨星座建设都是商业火箭最主要的市场驱动力。据业内估计,未来几年低轨卫星互联网部署所需的运载能力将占商业火箭总需求的90%以上。
可以说“得低轨星座者得天下”。
行业和社会也都聚焦满足这一主需求的中大型液体运载火箭的发展动向和竞争格局。
一些技术相对成熟的小型固体火箭,虽然在快速部署小卫星方面有自身价值,但受限于运力( 太阳同步轨道运力数百公斤),在承载大规模星座组网方面作用有限。
固体小火箭不在讨论范畴,并非忽视其技术成就,而是着眼于主要市场需求的考虑。
研制周期与市场窗口
一型全新的火箭,从方案设计到首飞交付、再到形成稳定交付能力,往往需要5年甚至更久的周期,这还不包括研制团队的磨合与成长时间。
这一点在航天领域是有深刻教训和经验的:不能低估大型液体火箭研制的难度和所需的时间。
SpaceX公司的早期历程可以作为参考:猎鹰1号火箭从研制到成功入轨经历了多次失败;猎鹰9号在首飞后又经过2012-2015年的多次改进才逐步实现第一级回收复用。
中国的经验同样类似:以长征五号为例,其立项于2006年,直到2016年才首飞;长征八号从方案提出到2020年首飞也历经至少5年;长征十二号在继承前序研发基础的前提下,立项到首飞也用了至少4年半……
有媒体统计,截至2025年我国已有火箭公司50家,这些新火箭想在五年内赶上大规模星座建设的市场窗口,难度极大。
即便这些新火箭立即启动研制,并按乐观的时间完成首飞,要实现高密度发射和可靠交付,可能已是4-5年之后的事情。届时首轮大规模星座部署已近完成,市场格局大局已定。
站在2025年的时点,展望2030年,我们可以大胆预判:那些仍处于PPT或初样阶段的新火箭,将很难分享到低轨星座组网的第一波红利。
市场需求,要什么样的火箭?
对于新兴火箭创业公司来说,更现实的课题是:五年后的市场需要什么样的火箭?
对此,有业内共识认为:下一代商业火箭要满足低轨密集发射的需求,必须在技术上实现代际跃升:包括动力技术高性能、火箭规模足够大(单箭运力至少达到10吨级以上)以及具备可重复使用的拓展潜力……
残酷地讲,如果一款新火箭仍沿用落后的发动机循环方式、规模偏小或不支持复用,那可能新火箭还未登场就被判了“商业死刑”。
当然,我们并非否定一切“后来者”。技术发展也存在不确定性,商业航天市场也可能出现新需求拐点。
但综上所述,大方向是明确的:未来五年的商业火箭舞台,属于那些技术储备深厚、研制节奏快、瞄准低轨星座需求的新一代火箭。
新火箭技术抉择:单芯VS多芯
新一代火箭大致分成两种构型路线:一是以长征十二号、朱雀三号、天龙三号为代表的单芯级多发动机并联火箭;二是以力箭二号为代表的多芯级捆绑式(CBC)火箭。
两种路线各有优劣,折射出对成本、技术风险和未来升级潜力的不同考量。
- 成本:单芯批产比捆绑减少30%零部件。
- 复用:回收一枚箭体vs回收三枚助推器。
- 迭代:更大直径+更多发动机可线性扩容。
- 成本与研制复杂度。
单芯集束火箭采用一套统一的大直径箭体,通过并联多台发动机获取足够推力。这种方案在发动机同步点火、振动控制等方面技术难度更大(9台甚至30台发动机协同工作,需要高度可靠的控制和冗余),但带来的好处是研制和生产流程相对简化。
以SpaceX的猎鹰9号为例,9台相同的默林发动机模块化集成,使其制造成本显著下降。
多芯捆绑构型,需要制造多枚芯级并联,涉及芯间连接结构、同步分离系统等,零件和工序更多。在火箭生产和测试阶段,捆绑方案往往增加时间和经济成本(早期,朱雀二号的后续版本也曾经考虑过CBC结构)。
- 可重复使用。
单芯多发动机火箭通常仅需回收一个一级(例如猎鹰9号回收一级,星舰回收超级重型助推器),回收和着陆控制相对简单。
三芯构型如果尝试复用,不仅每枚芯级都要安装回收系统,而且需要保证侧芯级和中芯级在不同轨迹下都能安全返回着陆,技术和管理复杂度都很高。
因此全球新一代重型火箭多采用单芯方案:
- SpaceX星舰(Super Heavy)是33台发动机单芯;
- 蓝色起源的新格伦(New Glenn)是7台BE-4单芯;
- 欧洲拟议的阿丽亚娜Next也可能采用单芯多机布局;
- 中国的重型火箭长征九号也从最初的分级捆绑方案改为10米直径单芯+高推力发动机方案,以便未来实现一级可复用。
- 性能与拓展。
多芯捆绑设计的初衷通常是利用现有较小推力发动机,通过多枚芯级同时工作来实现高推力,从而快速获得大运力火箭(比如美国土星IB捆绑8台小发动机、印度GSLV Mark3捆绑助推器等)。
这种方案在发动机推力受限的情况下是务实选择。而捆绑火箭若要升级,往往要大改助推器数量或更换芯级,牵一发动全身。因此,从长期发展空间看,单芯架构更适合持续迭代升级。
- 可靠性与安全性。
这一点上,两种构型各有考量。单芯多发动机因为发动机数量多,表面看故障点变多。但现代设计通常引入发动机故障容错策略,例如9台发动机可容忍个别失效而继续完成任务(猎鹰9号多次在发动机异常情况下仍成功入轨)。
捆绑火箭则是多个芯级可在不同阶段关机分离,降低后续飞行质量,对性能有利。不过,假如某一芯级推力异常,整个火箭的不对称推力可能导致灾难性后果,较难有容错余地。
我们可以看到,新型火箭研制的大趋势:更大直径的单芯箭体、更多并联发动机、更先进的发动机循环、更注重回收复用。
捆绑构型火箭在传统航天体系中曾占主导,但在商业航天的成本和市场压力下,未来存在被后来者超越的风险。
当然,任何技术路线都有其适用场景。
捆绑火箭目前仍有发挥余地,例如利用成熟中小发动机快速构建中型火箭、或在特定发射场尺寸限制下采用组合方式等。CBC构型可能是权衡自身发动机技术起点和研制周期后的方案,在2020年初立项时,它确实填补了国内民营无大推力发动机的空白。
需要强调的是,并非要对某种技术路线的“唱衰”或“捧杀”,而是基于技术规律和产业趋势做客观分析。
单芯多机和多芯捆绑之争,归根结底是商业航天降本增效目标下的最优解探索。
SpaceX最初也曾设计三芯的猎鹰重型来提升运力,但真正让其后来居上的却是单芯的星舰体系。
同样,长征系列老一辈火箭多靠助推器提升运力(如长征2/3/7/8皆有助推器构型),而最新的长征十二号、计划中的可回收火箭方案都在走单芯集束之路。可见技术和市场最终选择了更具长远优势的路径。
未来五年的主力火箭与市场格局
- 低轨卫星互联网将是商业火箭最大蛋糕
根据规划,中国“GW星座”(国网)和“千帆星座”等将在2027年前后完成上千颗卫星的一期组网,并在2030年左右扩充到近万星规模。这意味着年均发射需求将保持高位,特别是2025-2027年会进入发射高峰。
目前国网星座的发射任务主要由长征系列承担,随着民营火箭成熟,国家队和民营将形成协同互补的格局。
- “国家队商业公司+民商航天公司”双线并进
国家商业火箭(如长征十二号甲/乙)如能实现可回收和高密度发射,在保障国家任务的同时,也为商业星座提供可靠运力;而民商企业的可复用火箭的登场,则以市场化运营模式参与竞争,通过更灵活的服务和价格吸引商业订单。
航天科技集团旗下已有长征火箭有限公司、商业火箭公司、商业卫星公司、商业发动机公司……航天科工也有快舟公司,国企以商业化方式参与商业航天大市场;民营公司则在政策、资本市场支持下不断壮大。
预计到2030年前,中国将涌现出数家可以年发射十次以上的商业火箭企业,火箭年发射总次数有望翻倍。低轨星座部署带来的巨量需求将充分“喂饱”这批火箭企业,但也将筛选出真正有竞争力的型号。
运力、技术、成本、可靠将是主力火箭的硬指标
胜出的火箭要运力大、价格低、产能高,在这一过程中,技术路线正确、资金充足、少“犯错”的企业将跑在前面。
综上所述,对于中国商业火箭的下一个五年有如下判断和展望:
- 市场驱动力:低轨卫星互联网星座是压倒性的主要市场,占据发射需求的大头,相关项目的进展将直接决定商业火箭行业景气度。
- 技术主线:可重复使用、大推力发动机、大直径单芯箭体是火箭研制的主旋律。掌握全流量补燃、高性能甲烷发动机等关键技术的火箭,将在未来竞争中掌握主动权。
- 格局演变:国家队商业火箭和民营火箭将共同支撑起我国航天发射的新生态。一方面国企商业公司化提升效率,另一方面民企融入国家工程拓展市场。在星座建设高峰期,合作大于竞争。
- 主力型号:运力在10吨及以上、可复用或有明确复用规划的火箭。如长征十二号改进型(含复用版)、朱雀三号、天龙三号等火箭有望成为未来五年商业发射的明星火箭。
- 挑战与风险:高强度发射需求也伴随高要求。发射场容量、火箭批生产能力、供应链配套都需要同步提升。任何新型号在初期都可能经历失败考验,行业应对风险须有预案。不过,一旦某型火箭完成复用技术验证,发射效率和频率将迎来飞跃式提高。
商业航天作为市场导向的新兴产业,其发展最终要接受市场的检验。五年窗口,说长不长,足以让一家火箭公司从“立项”到“首飞”,也可能从“明星”到“出局”。
今天每一枚新火箭的发射轨迹,可能都是中国商业火箭冲向低轨星辰的航道。当成群的新型火箭划破长空,那将宣告一个更强大、更自主的商业航天时代也已到来。
中国商业火箭们的下一个五年,值得期待。
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参考及引用:
www.flightatlas.org ;
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央视新闻、腾讯新闻、中国商业火箭及网络公开信息。
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