捷龍一號首飛成功開啟“純商業”征程

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，中國航天科技集團有限公司首個純商業運載火箭——捷龍一號四級固體運載火箭在酒泉衛星發射中心點火升空，成功將3顆衛星送入預定軌道，發射取得圓滿成功。這是捷龍一號運載火箭的首次發射，標志著中國“龍”系列商業運載火箭從此登上歷史舞臺。

“捷龍一號”此次發射的3顆衛星是千乘一號01星、星時代-5衛星和天啟二號衛星。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2米的影像，工作模式靈活，數據獲取能力強，將在我國微小商業遙感星座的發展中發揮重要作用。

中國“龍”的新“長征”

近50年前，也是在酒泉衛星發射中心，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，運載效率達國內最高。火箭成熟后，生產周期只需6個月，運抵發射場后，可實現24小時內發射，履約周期大大縮短。

“捷龍一號運載火箭已拿下6個商業發射合同，下一次發射預計在今年年底，明年還有5次發射，此外，還有意向發射30發。”中國火箭公司總裁唐亞剛介紹，“下一步，我們還將研制運載能力更大的捷龍系列固體商業運載火箭與騰龍系列液體商業運載火箭，覆蓋更多市場需求，幾年后，還將實現液體商業運載火箭可重復使用，以創新驅動引領商業發射市場高質量發展，履行‘讓航天鏈接人類生活’的使命。”

純商業化，真不一樣

雖然為我國商業航天市場繁榮打下了技術與人才基礎，但航天科技集團也清醒地認識到，市場只認實力，不認功勞簿。只有從思想到行動實現“純商業化”轉變，才能繼續引領市場。

孕育出長征系列運載火箭的中國運載火箭技術研究院，將其所屬中國亞太移動通信衛星有限責任公司，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，探索新時代商業發射高質量、高效率、高效益的商業模式、研發模式、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

中國運載火箭技術研究院在研制長二捆火箭時，就曾采用了貸款籌資等商業手段。火箭彈道設計專家余夢倫院士說，長二捆全箭使用一種發動機的商業思路，甚至可能啟發了后來的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，遠達不到“純商業化”的標準。

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。背靠運載火箭技術研究院，捷龍一號火箭采用院內總體單位研發+中國火箭公司運營、利益共享的模式，在技術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星驗證、組網、補網細分市場。中國火箭公司副總工程師李少寧介紹，到2025年，該市場的國內外發射需求量大約有200多發，市場足夠大。

商業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，打造了全新的供應鏈。李少寧回憶，2018年5月，中國火箭公司召開了大型產品訂貨會，供應商紛至沓來，擇優選取。

商業航天不能“低水平重復”

降成本，供應鏈重要，技術方案更重要。只有將先進方案與成熟產品有機結合，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。

運載火箭主要用燃氣舵或擺動發動機噴管等方式來控制，前者的代表是“長征一號”基礎級，后者的代表是“長征二號”及后續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。

捷龍一號團隊反復權衡，選擇了一個罕見的方案：火箭發動機全部采用固定噴管，用空氣舵+反推控制系統（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“統一”了。

空氣舵像飛機機翼，只能在大氣層內用，裝在一級尾部；反推控制系統裝在“頭頂”。兩者力道沒有燃氣舵或擺動發動機噴管大，但上下搭配，足以實現“四兩撥千斤”的效果。一級分離后，二、三、四級靠反推控制系統控制，一級則在空氣舵的控制下，更準確地飛向預定落區。

▲ 捷龍一號遙一運載火箭整裝待發

這套系統方案十分簡捷，既省錢，又省了火箭的空間和重量，但也給具體設計工作帶來了一定難度。“捷龍一號”項目技術經理龔旻介紹，團隊成員以“大膽創新，容錯試錯”的設計理念，在能量管理、在線迭代制導以及電氣系統的集成化通用化設計等方面取得了一系列突破，最終圓滿實現了預期目標，火箭控得很穩，衛星精確入軌。

▲ 自行式運載火箭發射車

作為“龍”系列的“開頭箭”，細細數來，“捷龍一號”創造了中國運載火箭技術的15項“第一”，而研制周期才不到18個月。正如唐亞剛所說，商業航天不能“低水平重復”。“作為國家隊，我們有責任以創新驅動引領商業航天。”