文/高一鳴 王偉童

▲ 廠房中的捷龍一號遙一運載火箭

8月17日12時11分，中國航天科技集團(tuán)有限公司首個純商業(yè)運載火箭——捷龍一號四級固體運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，成功將3顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。這是捷龍一號運載火箭的首次發(fā)射，標(biāo)志著中國“龍”系列商業(yè)運載火箭從此登上歷史舞臺。

“捷龍一號”此次發(fā)射的3顆衛(wèi)星是千乘一號01星、星時代-5衛(wèi)星和天啟二號衛(wèi)星。其中，千乘一號01星的遙感相機重量不到11千克，卻可在500多公里高的太空獲取分辨率高達(dá)2米的影像，工作模式靈活，數(shù)據(jù)獲取能力強，將在我國微小商業(yè)遙感星座的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

中國“龍”的新“長征”

近50年前，也是在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，長征一號運載火箭成功首飛，開啟了中國長征火箭家族的榮耀，而“捷龍一號”則宣告中國“龍”系列運載火箭以高起點跨入商業(yè)航天市場。

與直徑2.25米、高約29.5米的“長征一號”相比，直徑1.2米、高約19.5米的“捷龍一號”是中國體量最小的運載火箭，但卻足以把173千克的東方紅一號衛(wèi)星送上500公里太陽同步軌道，順便捎幾個立方星，運載效率達(dá)國內(nèi)最高?；鸺墒旌螅a(chǎn)周期只需6個月，運抵發(fā)射場后，可實現(xiàn)24小時內(nèi)發(fā)射，履約周期大大縮短。

“捷龍一號運載火箭已拿下6個商業(yè)發(fā)射合同，下一次發(fā)射預(yù)計在今年年底，明年還有5次發(fā)射，此外，還有意向發(fā)射30發(fā)?！敝袊鸺究偛锰苼唲偨榻B，“下一步，我們還將研制運載能力更大的捷龍系列固體商業(yè)運載火箭與騰龍系列液體商業(yè)運載火箭，覆蓋更多市場需求，幾年后，還將實現(xiàn)液體商業(yè)運載火箭可重復(fù)使用，以創(chuàng)新驅(qū)動引領(lǐng)商業(yè)發(fā)射市場高質(zhì)量發(fā)展，履行‘讓航天鏈接人類生活’的使命?！?/p>

純商業(yè)化，真不一樣

雖然為我國商業(yè)航天市場繁榮打下了技術(shù)與人才基礎(chǔ)，但航天科技集團(tuán)也清醒地認(rèn)識到，市場只認(rèn)實力，不認(rèn)功勞簿。只有從思想到行動實現(xiàn)“純商業(yè)化”轉(zhuǎn)變，才能繼續(xù)引領(lǐng)市場。

孕育出長征系列運載火箭的中國運載火箭技術(shù)研究院，將其所屬中國亞太移動通信衛(wèi)星有限責(zé)任公司，升級為中國長征火箭有限公司（簡稱“中國火箭公司”），獨立運營，探索新時代商業(yè)發(fā)射高質(zhì)量、高效率、高效益的商業(yè)模式、研發(fā)模式、運營模式。研制捷龍一號火箭，就是其探索的第一步。

▲ 捷龍一號遙一運載火箭起運前

中國運載火箭技術(shù)研究院在研制長二捆火箭時，就曾采用了貸款籌資等商業(yè)手段。火箭彈道設(shè)計專家余夢倫院士說，長二捆全箭使用一種發(fā)動機的商業(yè)思路，甚至可能啟發(fā)了后來的Space X。不過，長二捆火箭的研制主要還是依托國家的計劃體系，遠(yuǎn)達(dá)不到“純商業(yè)化”的標(biāo)準(zhǔn)。

在捷龍一號火箭研制中，中國火箭公司直接面向社會資本融資，沒拿一分錢的國家計劃資金。背靠運載火箭技術(shù)研究院，捷龍一號火箭采用院內(nèi)總體單位研發(fā)+中國火箭公司運營、利益共享的模式，在技術(shù)實力上投資方是信服的。捷龍一號火箭定位在百千克以下微小衛(wèi)星驗證、組網(wǎng)、補網(wǎng)細(xì)分市場。中國火箭公司副總工程師李少寧介紹，到2025年，該市場的國內(nèi)外發(fā)射需求量大約有200多發(fā)，市場足夠大。

商業(yè)市場對成本十分敏感，融資也要省著花。中國火箭公司打破體制壁壘，開展競爭性采購，打造了全新的供應(yīng)鏈。李少寧回憶，2018年5月，中國火箭公司召開了大型產(chǎn)品訂貨會，供應(yīng)商紛至沓來，擇優(yōu)選取。

商業(yè)航天不能“低水平重復(fù)”

降成本，供應(yīng)鏈重要，技術(shù)方案更重要。只有將先進(jìn)方案與成熟產(chǎn)品有機結(jié)合，才能真正把成本降下來。捷龍一號火箭的控制方案就是典型代表。

運載火箭主要用燃?xì)舛婊驍[動發(fā)動機噴管等方式來控制，前者的代表是“長征一號”基礎(chǔ)級，后者的代表是“長征二號”及后續(xù)長征系列運載火箭的芯一級。這兩種控制方式很“給力”，且出了大氣層也能用，唯一的缺點就是貴。

捷龍一號團(tuán)隊反復(fù)權(quán)衡，選擇了一個罕見的方案：火箭發(fā)動機全部采用固定噴管，用空氣舵+反推控制系統(tǒng)（Reaction Control System，RCS）來控制火箭。這一方案的妙處在于把以往分給各級火箭的控制工作“統(tǒng)一”了。

空氣舵像飛機機翼，只能在大氣層內(nèi)用，裝在一級尾部；反推控制系統(tǒng)裝在“頭頂”。兩者力道沒有燃?xì)舛婊驍[動發(fā)動機噴管大，但上下搭配，足以實現(xiàn)“四兩撥千斤”的效果。一級分離后，二、三、四級靠反推控制系統(tǒng)控制，一級則在空氣舵的控制下，更準(zhǔn)確地飛向預(yù)定落區(qū)。

▲ 捷龍一號遙一運載火箭整裝待發(fā)

這套系統(tǒng)方案十分簡捷，既省錢，又省了火箭的空間和重量，但也給具體設(shè)計工作帶來了一定難度?！敖蔟堃惶枴表椖考夹g(shù)經(jīng)理龔旻介紹，團(tuán)隊成員以“大膽創(chuàng)新，容錯試錯”的設(shè)計理念，在能量管理、在線迭代制導(dǎo)以及電氣系統(tǒng)的集成化通用化設(shè)計等方面取得了一系列突破，最終圓滿實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，火箭控得很穩(wěn)，衛(wèi)星精確入軌。

▲ 自行式運載火箭發(fā)射車

作為“龍”系列的“開頭箭”，細(xì)細(xì)數(shù)來，“捷龍一號”創(chuàng)造了中國運載火箭技術(shù)的15項“第一”，而研制周期才不到18個月。正如唐亞剛所說，商業(yè)航天不能“低水平重復(fù)”?！白鳛閲谊牐覀冇胸?zé)任以創(chuàng)新驅(qū)動引領(lǐng)商業(yè)航天。”