太空旅行,距離我們還有多遠?

2023-02-13 10:56:19來源:人民網-《人民日報海外版》

星箭成本大幅下降,商業航天初具規模——
太空旅行,距離我們還有多遠?
 
  商業航天正在世界范圍內迎來又一波熱潮。2021年,美國維珍銀河公司和藍色起源公司相繼實現了亞軌道旅游。同年9月16日,美國SpaceX(太空探索技術公司)實現了首次“全平民”太空旅游……那么,中國人的太空旅行何時能夠到來呢?
 
  近年,在政策東風下,中國商業航天市場規模高速增長,越來越多的民營企業正匯入探索浩瀚蒼穹的洪流。短短數年,中國商業航天產業從無到有、從小到大,如今初具規模。目前,在運載火箭、衛星應用等領域均已出現頭部企業,形成“國家隊”與民營企業互補的格局,發射次數、發射載荷質量和在軌衛星規模均居世界前列。
 
  中國商業航天企業是如何奮起直追的?航天商業化將如何賦能千行百業?又將如何改變我們的日常生活?  
 
  必須降低成本
 
  大航海時代,如果沒有大型帆船,人類無法抵達新大陸。商業航天時代,作為運載工具的商用火箭同樣具有基礎性作用。
 
  “降低制造和發射成本是商業火箭面臨的首要問題。”火箭派(太倉)航天科技有限公司首席執行官程巍表示,“解決辦法就是解耦和復用。這兩點做得越好,研發效率越高,制造成本也就越低。”
 
  復用,就是重復使用。“以往火箭都是使用即報廢,如果能做成可回收火箭,多次使用,成本自然就下來了。”程巍說。
 
  “解耦其實就是化整為零,把1個百噸大發動機,化成10個十噸的小發動機,批量化生產,再通過控制系統把他們連接起來,從而降低研發和制造成本。”程巍說,“這樣一來,還可以更好利用其他先進制造業新技術,導入不同供應鏈,帶動航天產業化進一步發展。”
 
  拆解火箭制造和發射流程,程巍為火箭派選定了發展路徑:未來采用星箭一體化模式,飛船和火箭末級共用電力、控制、通信等系統,以低成本、高度集成和可重復使用的方式,提高生物載荷裝置空間、電力等資源利用率。
 
  火箭派后續使用的是電動泵發動機,原理、結構和控制方式相比傳統方式更簡單;在重復使用方面,相對于傳統的渦輪泵循環,也更具優勢。
 
  對可回收火箭而言,發動機二次起動點火是核心技術之一?;鸺邪l企業深藍航天,由于在中國首次測試成功可回收復用式火箭而引起業界關注。
 
  “去年9月,深藍航天完成了中國商業航天可重復使用液氧煤油發動機二次起動試車。不久后,這臺發動機二次起動試車再次取得成功,標志著測試發動機已經具備可重復使用能力,為后續火箭入軌、回收及重復使用提供了技術保障。”江蘇深藍航天有限公司首席執行官霍亮告訴記者,“今年深藍航天計劃完成‘星云-1’入軌火箭一子級的高空回收試驗,并將2024年擇機完成‘星云-1’運載火箭的首次入軌發射-回收任務。”
 
  再看衛星?;鸺皇沁\輸工具,而不同功能的衛星則會轉化為不同的消費應用場景。比如中國的北斗、美國的“星鏈”,都已在全球范圍內積累了大量的用戶、造就了多個行業賽道。因此,衛星制造和發射成本,關乎能否真正形成規模足夠大的市場。
 
  給衛星降成本,首要秘訣是給它“減重”。
 
  長光衛星是中國第一家商業遙感衛星公司。該公司通過技術攻關,于2019年發射的“吉林一號”高分03A星,第一次用上了“載荷平臺融合設計”,大幅減少平臺結構,電子學軟硬件高度集成,有效載荷比顯著提升。
 
  創新設計讓衛星“體重”大幅降低。據悉,“吉林一號”高分03星“體重”已降至40公斤,重量只有第一代衛星的1/10,但降重量不降指標,分辨率始終保持在0.75米的高水平。
 
  重量降低,火箭運載成本也隨之減少。過去能發射一顆星的價格,如今可以發射10顆甚至更多衛星。
 
  賦能千行百業
 
  商業航天究竟能干啥?
 
  “鏈接太空,升級地球,利用太空為地球產業做升級配套。”這是程巍的答案?;鸺墒紫让闇柿丝臻g生命科學領域。程巍說,一直以來,太空中的失重及微重力環境都被視為一項寶貴的實驗資源,利用太空中的特殊環境開展空間生命科學研究,是太空經濟中重要的細分賽道。
 
  前不久,火箭派將中國商業航天首顆空間生命科學試驗衛星“火炬一號”順利送入預定軌道,并圓滿完成為期一個月的飛控任務。
 
  這次試驗主要是檢測空間環境(包括微重力、宇宙輻射等因素)對腸道中好氧菌及厭氧菌生長情況的影響。農業農村部食物與營養發展研究所副研究員任廣旭認為,此次科學探索明確了這類益生菌在空間環境下的生長特性,研究成果將用于開發改善宇航員腸道健康的益生菌產品以及為功能性食品研發提供科學依據。此外,未來還能篩選出產業化性能更強的益生菌亞種,服務于食品工業。
 
  “空間生命科學是載人航天的伴生產物。一切航天都是‘載人’航天,要始終服務于人類。”程巍說,“火箭派要采用‘星箭一體化’的模式,依靠運載火箭,打造空間生物實驗室,為生物醫藥行業提供商業化太空技術產品與服務,讓空間微重力環境觸手可及。”
 
  4G、5G手機信號早已進入我們的日常生活。但據國際電信聯盟統計,當前全球仍有近30億人沒有接入互聯網,占全球人口近四成。中國一些偏遠地區也存在覆蓋盲區,部分深山、沙漠、戈壁無人區等沒有手機信號。
 
  業內人士指出,欠發達和偏遠地區鋪設光纖成本昂貴,互聯網用戶滲透率還處于比較低的水平。而衛星憑借覆蓋廣、成本低的優勢,能成為光纖互聯網、移動互聯網的有效補充,真正建設天地一體化信息網絡,實現全球無縫隙覆蓋。
 
  無論是日常出行導航、當下火熱的自動駕駛,還是農業生產監測土壤墑情、觀察水稻長勢、牧群定位,抑或資源勘探、森林防火、搶險救災等場景,衛星早已無處不在。它們中不僅有北斗這樣的“國家隊”選手,還有不少民營企業的商業衛星。
 
  吉利集團旗下的浙江時空道宇科技有限公司,成立5年來已形成了涵蓋衛星研發、制造、測控、運營的全產業鏈體系。“我們的主要目的是推進和實現航天科技在各行各業的應用場景落地,可以為智慧出行、智能制造、無人機運輸、城市管理、消費電子、緊急救援等諸多領域提供支撐。”時空道宇首席執行官王洋說。
 
  深入日常生活
 
  商業航天的快速發展催生了諸多新興應用領域,也催生了人們對商業航天未來更多應用場景的需求。
 
  當2001年美國富商丹尼斯·蒂托成為第一位太空游客后,多名太空游客陸續登上國際空間站,實現了遨游太空的夢想。
 
  “太空旅游是商業航天中重要的應用領域。國外的‘太空游客’往往都是富豪,每次上天成本達上千萬美元,高昂的成本和一定的風險是太空旅游商業化面臨的主要問題。”霍亮說,“到空間站小住、吃頓飯、出艙活動一番,完成一趟這樣的太空旅行,技術上已經沒什么障礙,關鍵是要提高火箭的可靠性和易用性。”
 
  關于具體時間節點,“長征十一號”火箭首任總指揮、中科宇航探索技術有限公司創始人楊毅強預測,2025年中國有望開始亞軌道旅行,票價約200萬-300萬元人民幣。
 
  所謂“亞軌道飛行”,就是在距地球20-100公里的高空進行飛行,嚴格意義上還沒有真正進入到太空,只是在地球大氣層與太空交界處游走,真正的太空飛行還需更長時間,但亞軌道飛行也足以讓許多人心動。
 
  然而,上百萬元的價格,雖已大大低于國際同行,卻還是高于大多數中國人的消費能力?;袅琳J為,供給側的變革將會創造旺盛需求。“就像在民航業發展的早期階段,跨大西洋航班成本也曾十分高昂。”霍亮表示,隨著技術發展和新業態的普及,太空旅行的價格也能讓更多人接受。
 
  當發射和運營成本降得足夠低,老百姓同樣可以直接利用衛星做很多事。
 
  就拿衛星遙感來說。別以為遙感有多神秘,簡單地講,就是用衛星拍照片。過去一張遙感照片成本和使用門檻很高,也無法隨時隨地拍攝。當大量低成本的遙感衛星發射組網后,普通攝影愛好者就可以通過遙感衛星,以較低價格獲取一張太空視角的航拍圖。
 
  “未來,中國商業航天的發展關鍵不是火箭或衛星,而是應用。越接近大眾和終端用戶的業務,收益越高,商業航天也將迎來最好發展時期,深入普通人的日常生活。”楊毅強說。
 
  也許在不遠的將來,不僅企業、高校、科研院所等可以發射自己的衛星,普通老百姓也能私人訂制一顆衛星,把它送到天上,讓它置身浩瀚蒼穹,凝望著我們生活的地球。

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