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如何評價藍箭航天朱雀一號運載火箭的首次發射失利?

本文授權轉載自公眾號:航天愛好者

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作者說

2018年10月27日,湛藍的天空下,紅白相間的朱雀一號火箭騰空而起,固體推進劑的燃燒產物在空中劃出一道白色的軌跡。此時,2015年成立的藍箭航天終於迎來了他的高光時刻,發射觀禮處一群身著藍色製服的藍箭員工們爆發出一陣歡呼。作為一個創辦三年的企業,藍箭航天想通過這次發射在熱鬧的中國商業航天領域拿到了一個沉甸甸的第一——第一個發射入軌運載火箭的民營航天公司。

點火起飛瞬間

起飛階段現場實拍影片,手機比較渣,大家湊活看,好在一二級分離還是拍的比較清楚

昨天的發射

對於大家最為關心的發射結果,根據官方任務後發布會消息:朱雀一號火箭一級工作正常,一二級分離正常,二級工作正常,二三級分離正常,整流罩分離正常,三級點火正常,三級工作出現異常,衛星最終未能入軌。

結合上圖可以知道,在376.7秒三級發動機點火之前,火箭工作都是正常的,從時序來看,整個發射的流程已經走完了大半,可以說是萬事俱備只差臨門一腳了。

朱雀一號作為藍箭自主研發的一款三級固體運載火箭,全箭總長 19 米,箭體直徑為1.35 米,起飛重量 27 噸,起飛推力 45 噸。朱雀一號設計運力為500公里高度太陽同步軌道(SSO)200公斤、200公里高度近地圓軌道(LEO)運載能力300公斤。此次發射的載荷——未來號衛星雖然可說央視是總體,但實際上採用的是北京微納星空公司自研的MN-10衛星平台,載荷為一台小型光學相機,在軌分辨率優於10米,幅寬優於25公里,入軌後繞地球一圈用時90分鐘。

此次載荷簡介

藍箭航天CEO張昌武在發射後的記者見面會上表示,作為中國民營運載火箭首發,這樣的結果已經不容易,此次發射已經達到了關鍵技術驗證的目標。同時,從設計目標來看,朱雀一號只要豎在發射場成功起豎,就已經是一種勝利。“在這背後,我們做了一系列重大工作,完成了包括與行業內監管部門一起推動民營航天的準入制度、許可申請、簡化發射流程等,這已經具有裡程碑意義。”

接下來,藍箭公司將盡快根據遙測資訊對此次發射進行分析、總結和複盤,盡快給出官方結論,並將繼續推進火箭研製。當然會上也表示,公司還會繼續集中精力在朱雀2號的研發上,爭取原定的2019年整機試車和2020年首飛發射節點不會推遲。此外,藍箭並未針對未來朱雀一號未來是否會再次發射做出明確表態,但是表示朱雀一號設計和製造總花費近7000萬人民幣,由於研發已經基本完成,如果優化後再次嘗試發射,其成本將會更低。

我所知道的朱雀一號

這次發射,我有幸獲得藍箭航天的邀請前往了發射現場,並獲得了近距離觀察火箭的機會。從現場情況來看,朱雀一號的設計還是“頗具特色”的。眾所周知,一般的多級運載火箭,尤其是固體運載火箭都是一級最長,級數越高長度越短。但是朱雀一號的一級和二級完全相同,當然考慮到後文會說到的種種壓力,我認為這種設計思路是可以理解的。

在充滿馬賽克的廠房中,朱雀一號一二級長度清晰可見

朱雀一號採用的是成熟的固體發動機產品,殼體採用濕法碳纖維纏繞,一、二級未見姿控發動機,而是採用擺動噴管,僅在一級尾端見有固定尾翼,裝藥採用高能丁羥四組元推進劑。

紅框中應該是噴管的擺動作動器

這就是備受關注的三級發動機,清晰可見碳纖維纏繞的痕跡,由於噴管不在設定擺動機構,因此圖中背景中段應為姿態控制和火箭GNC系統

300N的推力的姿態控制發動機點火畫面,來自藍箭以往官方新聞,也是這次發射的焦點之一

說到朱雀一號的三級設計,我認為在極端緊迫的進度壓力下,即使藍箭有總體設計的相關人員和能力,沒有優化構型的太空和時間,所以一二級等長的有趣設計就這樣被帶到了最終產品上,也間接導致了朱雀一號15.8的長細比過大問題變得突出,而火箭一級尾端安裝有四個固定尾翼,可能就是考慮到長細比,用以提升一級工作階段的靜穩定度。在發布會上CEO張昌武也提到了朱雀一號一級的順利工作表示公司在技術上成功解決了大長細比箭體穩定設計的難關。

圖中黃色框內應該分別為姿態控制發動機噴口和二三級分離機構

除此之外,採用國內慣用的火工品爆炸螺栓結構完成,在此次發射的兩次分離中均表現正常,和SpaceX採用的機械結構冷分離相比結構簡單可靠,但不利於重複使用。除此之外,此次朱雀一號整流罩拋罩工作正常,也可以稱之為一個分系統的成功試驗驗證。不要小看整流罩,分離失誤也會釀成大錯。

就說最近的2017年8月31日,印度從薩迪什亞萬航天中心使用PSLV-XL型火箭發射印度區域衛星導航系統的備份星IRNSS-1H,但遺憾的是,由於整流罩未分離的低級錯誤,發射最終失敗,IRNSS-1H衛星損失。這次發射失敗不僅對印度的“金牌火箭”PSLV是沉重一擊,也破壞了印度衛星導航系統(IRNSS)完善補網的努力。由此可見,雖然結局並不完美,藍箭這次發射還是驗證了一些技術,雖然並不好說對未來朱雀二號能有多少助益,但終究是一次難得的機會。

總的來說,這次發射如果從技術驗證的角度來講,我個人認為可以打個80分。

TLE——我們都想看到的那兩行數字

說起航天發射,一般是要通過多級運載火箭系統(SSTO除外)將載荷或航天員加速到超過第一宇宙速度(7.9km/s),將衛星送入預定的繞地球軌道或深空軌道,比如這次發射的預定軌道就是距離地面數百千米的太陽同步軌道,在這條軌道上衛星將會不停環繞地球飛行。而之前其他兩家民營航天公司雖然進行過數次火箭發射,但是由於不會產生入軌物體,載荷並未進入繞地軌道,所以不能稱之為運載火箭發射。而在國際上,一般認為需要以產生入軌物體為目標才能稱得上是一次真正的航天發射。而作為業餘愛好者集中營的我們,一直都以北美航空司令部(North American Air Defense Command,簡稱NORAD)的太空偵測系統公開的TLE數據作為衛星入軌情況的統計方式,這也是公認的獲取發射狀態的方式。

位於夏延山內部的北美防空司令部內部,這裡一刻不停地監視著太空中的一舉一動

我們以今年2月重型獵鷹的首次發射為例,眾所周知,其載荷是一輛特斯拉Roadster跑車。那麽他在飛出大氣層後的軌道是什麽樣的呢?以我們航天愛好者網站摘錄的TLE(Two-Line Element)為例(大部分發射我們都會摘錄初始入軌參數作為記錄)。

初始軌道根數中有兩行參數,第一行主要是識別物體的編號和時間,比如43205是北美防空司令部給出的編號,後面的U代表非保密載荷,美國自己的保密發射都是不公開TLE的(很雞賊是吧),後面的18017A代表2018年第17次發射產生的第1個入軌物體,第2個物體就是18017B,以此類推。後面的不詳細介紹,第二行是軌道根數,經過簡單換算後可以得出初始入軌參數,最主要的是近地點、遠地點和軌道傾角。只有在數據庫中產生了這樣兩行數據,才稱得上是進入軌道。但可惜的是,朱雀一號的此次發射並未產生相應編號。另外有人問為啥這輛跑車軌道這麽低,還不如GTO軌道高,因為這其實是重型獵鷹火箭二級長時間滑行時的停泊軌道,還沒有進行最終點火,有興趣的可以去網站查一下他現在的軌道。

話說,這貨應該是截至目前私營航天的“最高傑作”了

從飛天的萬戶,到矽谷鋼鐵俠,從粉身碎骨到資本斷裂的絕望,真正的航天發射從來都是特別真誠的一個事情,他沒有任何模糊的界限和判斷準則,來不得半點馬虎,入軌與否一目了然,任誰也繞不開這個坎,每一家都有這一考驗,想要走下去,誰也跑不了。但是和國家型號任務不同的是,洶湧而來資本的加持大大加速了這一考驗的到來,也讓中國的商業航天變得熱鬧非凡。

圖片出自池井戶潤 《下町火箭》

融資的故事

隨著SpaceX的迅速崛起,獵鷹9逼死質子,向著ULA虎口奪食,並幫助尷尬的海射扣上最後的棺材板(最近復活我認為也是詐屍),最後靠著不斷推遲的重型獵鷹一鳴驚人。

在SpaceX的鼓舞下,在國家政策的扶植和支持下,神州大地上初創的民營航天發射如雨後春筍般出現,很多體制內的同志們都按捺不住,在面對初創航天發射企業時,似乎記者問的最多的也是“你們什麽時候成為中國的SpaceX”,但常言說得好,路要一步一步走,飯要一口一口吃。就像美國一樣,ULA由波音洛馬合並而成,可謂是全名星陣容,實力雄厚,財大氣粗,成功率傲人。但是壟斷帶來的自然是低效、高價、發展停滯,美國空軍、NASA乃至NRO(美國國家偵察局)也是有苦難言。即使扶植了SpaceX,獵鷹1時代的SpaceX是相當脆弱和可憐的,頭三次發射三射三敗幾乎淪為當時的業界笑柄,或許很多人忘記了馬斯克在為第四次發射和同樣瀕臨破產的特斯拉融資時面臨的艱難和窘境。

我們也看到越來越多的資本和風投進入了這個行業,資金一如當年共享單車一樣湧向市場。各家都在融資和擴張路上加速前行,資本是技術成熟和轉化的催化劑,但有時也是一家公司的毒藥,因為融資斷裂難以為繼最終倒閉的公司可謂不計其數。而資本本身是逐利的,這無可厚非,但這也就決定了資本要考慮的是各種風險可控的前提下,遴選出最具潛力的公司,然後以盡可能低的價格投入,再在估值上漲乃至上市適當期限內盡快退出盈利,所以資方以往更加青睞能“快速見效”的行業。近幾年的共享單車,網約車大戰,共享充電寶,從浪起潮頭,到拍死沙灘,多的也不過兩年,短的甚至一年見分曉。而對於動輒純投入3-5年才能首飛,而首飛亦有風險的航天發射業而言一直以來不受待見可以說毫不意外。

就拿耳熟能詳藍色起源為例,在世界首富貝光頭的一路慷慨解囊資助下,成立18年竟仍然沒有執行過一次入軌發射,公司亞軌道旅遊也是進度拖遝,至今沒有任何盈利,若非貝光頭資金雄厚,背靠亞馬遜帝國的雄厚資金,若走通常的融資管道藍源搞不好早就關門倒閉了。

所以在這場火箭融資大潮中,保不齊會有那種“你只要能把衛星打上天,我現在就掏錢”的資方存在。運載火箭發射是一種高風險、高投入、高技術含量的行業,即使在歐美航天業界,能走到成熟發射那天的企業其實也並不多見,大家只看到了SpaceX風生水起刷爆媒體,君不見美國有多少初創航企沉默的誕生又沉默的消亡,這種例子甚至多到我一隻手都數不過來。所以資本採用誰入軌我投誰的方式可以快速汰弱留強,避免踩雷。在這種融資風向下,即使民營航企想“潛心憋大招”,也難免在資本的裹挾下搶起了各種“首發”、“首枚”,所以說談不上誰對誰錯,都是時勢使然,不得不為。畢竟對於創業公司而言——活著才是最重要的!

即使強如SpaceX,由於其一直以低價橫掃航天發射業界,既有高價乃至上億美元的政府載荷,也有二代銥星這種多買多送的打包優惠,其實盈利並不是那麽樂觀的。否則老馬也不會祭出驚人的StarLink星鏈全球衛星互聯網項目以圖盈利。

我們可以做個非常粗略的計算,方便起見我們假設SpaceX獵鷹9每一發都是6000萬美元,然後樂觀的將每一發淨利潤設定為50%,這個比例已經堪稱暴利了,刨除發射保險等一切費用之外,一年20次發射一年下來也就淨利潤6億美元,而考慮到SpaceX在美國航天業界收入屬於中等偏下,再加上公司有大量工人和退役軍人,我們假設一個5萬美元的年薪(這很低了),即使不考慮繳稅,保險和各種福利,一年光開薪水就要耗去5億美元,這樣算來幹了一年到頭,其實SpaceX能搞個收支平衡已經實屬不易。所以說談賺錢,還真是有些早,先上天才是正事兒。

最後

朱雀一號的發射作為一家初創僅有三年的民營航天公司的首個型號的首次軌道發射,能做到這個程度已經很不錯了。還是這麽說,這話並不是針對某一家,所有能在這次商業航天大潮中,首次入軌是誰都逃不開的一道坎,只要能入軌的,都是好漢。

昨天的這次發射對中國的民營航天來說,我認為是一個新的開始。歡迎拍磚!

本文經航天愛好者(hangtianfans授權轉載

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