北京12月27日电（记者董道勇、范迎春）商业航天正成为世界范围内最具前景的热门领域。一方面，小卫星组网将带来对低成本运载服务和运载工具需求的增长；另一方面，今年以来，以SpaceX为代表的商业航天公司首次将非专业宇航员送上太空，向世界展示出商业航天在太空旅游方面的潜力。在上述宏伟计划及热门前景面前，还有哪些技术瓶颈？亦将哪些产业机会？记者就此展开调查。
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卫星组网催生巨大需求 国内外企业竞相涌入
近年来，各国均公布了规模庞大的低轨卫星星座组网计划。数据显示，截至目前SpaceX公司旗下的“星链”卫星公司已发射超1900颗近地轨道卫星，未来计划再发射2800余颗卫星以实现组网；美国亚马逊公司旗下的卫星通信公司Kuiper申请在2029年前，发射7774颗近地低轨（LEO）卫星，以建立自己的卫星星座。
由于卫星频谱属于全球性资源，所有卫星系统在投入使用之前，都必须向国际电信联盟提交申请。根据现行规则，运营商在申请低轨星座和通信频段后7年内发射一颗卫星并正常运行90天，在这之后，5年内需要发射50%，7年后需将申请的卫星数量全部发射完毕。因此，在现行规则下小卫星组网催生出巨大的卫星发射需求。
根据美国卫星产业协会（SIA）发布的《2020年卫星产业年度报告》统计，2020年全球航天产业收入达3710亿美元，其中商业航天产业收入占比约74%。从国际方面看，今年巨型星座和大型低轨星座卫星的发射频次显著提高。例如今年SpaceX公司进行了4次“星链”卫星发射，在年初完成143颗卫星“拼车发射”后，12月又成功将52颗“星链”卫星送入轨道。与此同时，商业载人任务正蓬勃兴起。今年以来，包括维珍银河、蓝色起源、SpaceX公司在内的多家商业航天公司把非专业宇航员第一次送上太空。
从国内看，商业航天价值逐渐被投资者认识和接纳。中科院国家空间科学中心一份调查报告称，在国家政策激励下，到2019年国内商业航天企业数量接近200家。其中既包括以航天科工火箭技术公司、星际荣耀、蓝箭航天等为代表的商业火箭企业；也涵盖航天科工二院空间工程公司、天仪研究院等商业卫星生产企业。
业内人士介绍，在上述宏伟计划面前，最大的挑战来自于成本因素，即在现有商业航天火箭运力存在缺口的同时，火箭发射价格较高难以适应小微卫星组网的发射需求。在新的机遇及挑战面前，能最大限度降低成本的可复用火箭将成商业航天公司之间竞争的“利器”。
低成本、高可靠、可重复利用火箭成关键赛道
记者了解到，基于高成本火箭和高成本卫星的传统航天模式，一定程度上制约了商业航天产业的大规模发展应用，高昂的发射费用和测控费用制约了火箭发射的频次。专家认为，随着未来商业航空市场规模持续增长，全球卫星互联网的运载任务、地理位置、服务卫星的运载任务，轨道货物/空间站的运输等任务都对航天发射，尤其是高频次、高可靠性、低成本的航天发射提出更高的需求。
“（商业航天）这个行业的痛点在于低成本、高可靠的航空运输服务。现有运载火箭发射价格昂贵，难以适应小微卫星发射的需求；火箭发射服务以及发射频次，难以满足未来商业航天领域对于运载领域的需求，所以整个发射端还是商业航天领域目前存在的重要瓶颈。”江苏深蓝航天有限公司（深蓝航天）公司创始人霍亮表示。
深蓝航天是一家专注于小型液体运载火箭的研制及生产的运载火箭研发商，旨在为全球微小卫星提供高可靠低成本的商业发射服务。当前，已成功完成百米级垂直起飞及降落（VTVL）飞行试验，标志着公司向液体火箭重复使用技术探索迈出重要一步。
与深蓝航天类似，蓝箭航天空间科技股份有限公司（蓝箭航天）成立于2015年，致力于研制以液氧甲烷作为推进剂的中大型运载火箭系列产品，为全球市场提供高性价比、高可靠性的发射服务。
蓝箭航天的“朱雀二号”系列运载火箭旨在满足全球低轨卫星组网需求，并可拓展为重型以及可重复使用运载火箭。公司副总裁高永宏介绍，当前的约束条件并不是单纯实现“火箭上天”，而是在一定的成本条件下，在一定的可靠性要求情况下把火箭造出来，这中间需要突破许多创新。据介绍，在生产过程中，“朱雀二号”系列火箭采用了大量兼顾低成本、高效率的生产方式，以满足当前低成本发射任务的需求。
业内人士表示，2015年以来，虽然我国商业航天企业纷纷成立，但因为起步较晚，在许多关键技术上尚待突破，导致目前我国商业航天企业还无法有效降低商业航天运载服务的成本。
国际上，以SpaceX为首的商业航天公司主要通过火箭回收利用技术降低发射成本。通过攻克火箭可回收与重复使用技术，SpaceX公司在“猎鹰9”火箭一子级重复使用、二子级不重复使用的情况下，回收复用10次后的火箭成本可节省50%以上。与此同时，回收后的火箭在经过约50天修复后即可再次承担发射任务，极大提升了火箭的周转次数。
12月18日，SpaceX使用“猎鹰9”火箭成功将52颗“星链”卫星送入轨道。据悉，此次发射是重复回收的一级火箭执行的第11次发射任务，创造了SpaceX公司回收火箭重复发射的新记录。
突破、创新、谋变 商业航天公司竞逐历史性机遇
2015年，我国航天工业首次打开了面向民营资本的大门，一大批民营创业型企业依托体制束缚较少、商业模式灵活等优势，逐步成长为推动我国航天产业创新发展的新力量。同时，以航天科工为代表的国家队也在积极谋变，按市场化要求成立专业商业发射服务公司，开启商业航天新征程。
在可重复使用火箭研制方面，2021年我国也有不少新的进展。今年7月，深蓝航天完成了首次垂直起飞和垂直降落（VTVL）自由飞行，即被称之为“蚱蜢跳”的运载火箭垂直回收飞行试验。10月13日，深蓝航天再次成功完成百米级VTVL垂直回收试验；并将按计划执行“星云-M”试验箭的公里级高空垂直起降回收飞行试验，以及20吨级液氧/煤油发动机“雷霆-20”的整机试车。
“星云一号”是深蓝航天正在研制中的具备一级回收复用能力的小型液体运载火箭。该火箭使用“雷霆20”开式循环液氧煤油针栓式发动机，采用两级火箭的构型设计，其中一级使用9台发动机，起飞规模约112吨
与此同时，国家队也在积极布局。今年7月16日，由中国航天科技集团一院研制的亚轨道重复使用演示验证项目运载器在酒泉卫星发射中心准时点火起飞，按照设定程序完成飞行后，平稳水平着陆于阿拉善右旗机场，首飞任务取得圆满成功。亚轨道重复使用运载器可作为升力式火箭动力重复使用航天运输系统的子级，是航天航空技术的高度融合体。该项目的圆满成功，为我国重复使用天地往返航天运输技术发展奠定了坚实基础，为实现领域创新发展和自主可控迈出了坚实的第一步。
同属于“国家队”，航天科工集团成立的火箭公司推出“快舟一号”甲固体运载火箭，已成功执行12次商业发射任务，顺利将22颗卫星精确送入预定轨道。
记者了解到，火箭公司是中国航天科工集团为发展商业航天产业而成立的国内专业提供商业航天发射服务的公司，其快舟系列运载火箭未来将形成200公斤至20吨的发射服务能力，公司也积极部署小行星探测、太空探矿、太空旅游等前沿项目研究和关键技术攻关。火箭公司总体研究室主任助理杨跃介绍，目前公司已启动可重复使用液氧甲烷发动机的研制，将为快舟火箭实现可控回收重复使用奠定技术基础。
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