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脚踏实地 仰望星空

2018-06-13 10:57:02|来源:经济日报|编辑:于苏燕 |责编:韩东林

上图:火箭发动机燃气发生器点火试车现场。

左图:蓝箭航天(湖州)智能制造基地外景。(资料图片)

右图:蓝箭航天的一款火箭模型摆在北京办公区显眼位置上。牛 瑾摄

  2018年底,如果一切顺利,北京蓝箭空间科技有限公司(以下简称“蓝箭航天”)将实现第一台民营液氧甲烷发动机验证生产。目前,该发动机小型化样机已经取得了推力室试车成功的好成绩。

  蓝箭航天总部设在北京亦庄一栋普通得不能再普通的写字楼里。就在这里,公司创始人张昌武和他的团队瞄准液体火箭自主研发,推动着我国商业航天领域的创新与探索。

  -161℃的冰与3200℃的火

  运载火箭是商业航天的基础,液体发动机是液体运载火箭的动力之源,推力室又是液体火箭发动机的核心部件。顺着这些环环相扣的关系推理下来,就不难明白此次液氧甲烷发动机小型化样机推力室试车成功,对蓝箭航天、对中国商业航天意味着什么。那段“跟时间赛跑”的日子也因此更加值得纪念。

  刚踏出办公室的蓝箭航天发动机推力专业负责人唐牧星,又转身回来拿上了电吹风。上次成功点火后,团队彻夜开会决定调整火箭推力室内部材料选型。急性子的他每次都等不及新零件清洗后自然晾干再进烘干箱,这把电吹风无意中成了加快研发步伐的好帮手。

  当然,这只是蓝箭航天完成众多技术迭代中的一个。今年春节前,液氧甲烷发动机小型化样机推力室成功完成了两次点火试验。3月21日,团队经过缜密准备,决定开展第三次点火。按照工艺规程完成推力室气、液流试验、液压强度及气密性检查后,推力室被安装在试车台上,试验指挥员发出指令——“点火!”瞬间,一束蓝色火焰倏然而至,砰訇有声,甲烷燃烧时独有的光环清晰可见。然后,随着一声“关机”指令,测试设备上跳跃的曲线归于平静。指挥员宣布:各项参数符合预期,点火试车全部成功!这时,刚才连大气都不敢出的蓝箭航天团队才爆发出热烈的掌声与欢声。

  据科研人员介绍,试车过程中最惊心动魄的环节发生在刚开始燃烧的两三秒之内。燃烧室内部温度瞬间达到3200℃,壁外流过的甲烷则只有-161℃。高热量会导致夹套内的甲烷气化,这一刻的甲烷相态非常复杂,存在气液混合态。更直白地说,在这两三秒内,如果燃烧效率低,火箭推力不够则无法起飞;如果混合不充分,局部可能被烧穿,火箭发射失败。

  “在-161℃的冰与3200℃的火形成的夹缝中,实现甲烷的充分燃烧,是我们在设计层面需要突破的关键技术之一。”张昌武说。为此,蓝箭航天团队无数次推倒重来、无数次参数重组,用3个月左右的时间完成了方案设计,又用3个月左右的时间完成了原理样机的生产制造。“这段时间对我们至关重要。还好,我们成功了。”

  其实,这些年虽然围绕火箭发动机的“固液”之争一直不断,但液体火箭发动机凭借自身优势始终占据着太空新闻的头条。“相对于固体发动机,液体发动机研发周期长、难度大,对民营航天企业的技术能力和公司实力是不小的考验。但是,既然是发展趋势,蓝箭航天就一定要在这个领域闯出名堂。”张昌武告诉记者。

  确定了液体火箭发动机的研制方向,接下来就要确定最适合的推进剂了。蓝箭航天依据“提高性能、降低成本”这一原则,将一众“参赛”的推进剂“选手”筛了个遍。最终,综合实力最强的全能“选手”甲烷胜出,成了商业航天和星际航行的最佳燃料。

  在作出研制方向和推进剂两个重要决定并成功“驯服”液氧甲烷推力室之后,蓝箭航天已悄然开启了中国商业航天的新篇章。

  和关键的人做成天大的事

  要说蓝箭航天自创业至今最重要的那个决定,还要把时间推回到2015年甚至是更早的2014年下半年。

  当时,张昌武还是金融圈的专业人士、航天圈的“门外汉”。凭着对航天的极大热情和对资本的敏锐嗅觉,2014年下半年,他和朋友开始了调研,内容包括国内航天技术人才储备、供应链体系的开放程度以及国际市场对来自中国的运载火箭企业的看法等等。结果显示,国内运载火箭的人才、核心配套等都掌握在航天系统的国企手里,能否向民营企业开放是个大大的问号。

  好在,一系列相关政策措施接连出台,让张昌武在要不要闯闯航天圈这个问题上不至于犹豫太久。

  2014年,国务院正式发布鼓励社会各类资本投资指导意见,欢迎各类社会资本投资中国的卫星商业发射、卫星应用等有关领域;2015年7月份,财政部发布文件,境内单位提供航天运输服务适用增值税零税率政策,实行免退税办法;《2016中国的航天》白皮书指出,鼓励引导民间资本和社会力量有序参与航天科研生产、空间基础设施建设、空间信息产品服务、卫星运营等航天活动,大力发展商业航天。这预示着,中国民营航天具备了“起飞”条件。

  再加上一批极具创新活力的国际商业航天公司迅速成长,狠狠刺激了张昌武的神经。“火箭技术本来就是军民两用技术,既然国外市场能诞生民营商业化运载火箭公司,中国市场也一定可以。”

  张昌武说,拿定主意之后,一切似乎变得顺利起来。出身金融行业的他,找到了几个关键的人——在欧洲卫星和发射市场拥有超过10年积累的联合创始人,其中包括曾在欧洲航天局任职的教授吴树范、为蓝箭航天带来天使轮融资的创想天使投资人牛旼。几位关键的人聚在一起,做了一件天大的事——2015年上半年,蓝箭航天注册成立,张昌武担任首席执行官。

  火箭行业在国内外都是卖方市场,火箭制造与发射远远无法满足卫星上天的需求。这意味着其商业模式相对简单,通过制造研发火箭并联合发射场、测控等合作伙伴为下游客户提供火箭发射服务。“所以,我们曾经想买火箭发动机,通过集成创新缩短研发周期。”张昌武说,后来发现,发动机是买不来的,必须自己干。

  做自己的发动机,越快越好。但是,与决心相伴而来的是困难。

  蓝箭航天遇到的第一个困难就是找人。“航天这个领域很有意思,与其说挖人,不如说吸引人,几位知名‘技术大脑’的加入会吸引更多志同道合的人才。”张昌武回忆说,原来他们的液体发动机团队只有两三个人,负责前期技术储备。2016年下半年,公司开始加快组建液体发动机研制团队,每个慕名而来的新面孔都意味着熟人的重逢。半年后,蓝箭航天拥有了一个完整的液体发动机团队,这也被张昌武认为是“最珍贵的资产”。

  不过,还有一个困难就是要找到企业层面的“小伙伴”。火箭生产链条很长,可能涉及几百家厂商。为让他们参与进来,张昌武可没少下功夫。“得让对方知道我们是认真的,还得让对方认可我们有能力把产品做出来,将来会有巨大的回报。”他说,“很多人冲着‘航天品质’愿意让我们试一试。在合作过程中,大家越来越认可我们的实力和模式。这也说明,航天领域还是得有‘真家伙’才行。”

  在太空着陆我们的梦想

  摆在蓝箭航天面前的困难远不只这些。在大众意识里,航天一直是尖端科技的代名词,质疑和轻视从来不曾远离想在这一领域有所作为的创业者们。

  张昌武也总能听到类似的声音,但他有自己的态度——远离众人瞩目的中心,一门心思搞研究。“火箭建造是个缓慢的过程,急不得,除非我们有十足的把握,否则不会对外公布任何东西。”张昌武说。

  所以,之前的蓝箭航天一直是低调的。直到2017年1月份,蓝箭航天与丹麦GomSpace公司签订了火箭发射服务协议,成为国内承接国际商业火箭发射服务订单的第一家民营企业,这才被越来越多的人熟知。

  GomSpace是一家具有强大市场网络的航天公司,其合作伙伴遍布欧洲乃至全球,曾多次为美国航空航天总署提供微小卫星系统和相关服务。“此前,国内民营商业航天企业还没有任何商业火箭发射的案例,所以他们此次特别关注蓝箭的技术和产品,尤其是火箭能否适应卫星的载荷需求,包括轨道倾角、稳定性等一系列核心问题。”张昌武充满信心地说,蓝箭航天将最终证实中国民营航天的可靠性。

  当然,蓝箭航天与GomSpace“牵手”成功还有一个重要原因,那就是蓝箭航天瞄准为低轨卫星组网补网提供更可靠和更经济的运载火箭,产品适销对路。张昌武表示,这个领域需要什么类型、多大规模的火箭,火箭需要搭载怎样的动力系统,都是市场驱动的结果。“目前,400公里至1000公里轨道半径是空白,我们就要填补这个空白。前期订单主要来自海外,但国内也有部分科研院所正在与我们接洽。”

  虽然顺利踏出了进军国际商业航天竞争的第一步,对蓝箭航天这样的中国民营航天公司来说,还有一个迫在眉睫的问题要解决,那就是需要更多“亮相”的机会。“我们需要向世界展示技术的完整性和可靠性,展示能可靠飞行的产品。”张昌武说,民营商业航天的核心优势在于较快的技术迭代,所以需要到国际上去开阔视野,尤其要向美国太空探索公司(Space X)这样的领先者学习对标。

  在张昌武看来,Space X带来了充满巨大诱惑的太空市场。正因如此,不少观察人士常常从Space X公司的发展中总结火箭公司的风险,其中第一条就是火箭公司有没有足够的财力支撑到发射成功的那一天。毕竟,一枚火箭的成本动辄就要几千万元甚至上亿元,即使Space X也是在创业第六年,经过3次发射失败后才成功发射第一枚运载火箭的。

  令人欣喜的是,在液氧甲烷发动机小型化样机推力室试验成功之际,蓝箭航天又完成了B轮2亿元融资。本轮融资由金风科技领投,世纪天华、国开熔华跟投,创想天使、永柏资本等机构继续追加投资。在此之前,蓝箭航天已获得多轮融资,2015年获得创想天使基金千万元天使轮融资,2016年获得逾亿元A轮融资,2017年获得数千万元A+轮融资,再算上浙江省湖州市提供的超过2亿元的军民融合专项综合投资,迄今为止,蓝箭航天已累计获得各类投资超过5亿元。

  有了资金的保障,蓝箭航天在既定的道路上踏实前行。目前,公司湖州火箭、发动机总装总测厂房项目已经动工改扩建,计划于今年三季度交付使用;明年上半年,液氧甲烷发动机将实现小批量生产;2020年,液体火箭将完成出厂……

  有人调侃说,Space X创始人埃隆·马斯克与钢铁侠之间只差一件“战衣”。马斯克距离成为钢铁侠还有多远,我们不得而知,但我们可以确定的是,以“在太空着陆我们的梦想”为信念的蓝箭航天走出的每一步,都是增强我国民营企业进入太空能力的一大步。(牛 瑾)

  创业者言

  •创业是比想象中更艰辛的过程,不仅身体要准备好,灵魂也要准备好,要随时接受“抗击打”考验

  •商业航天的关键词是航天,而不是商业。所以,在做商业航天的过程中不能过于突出商业化,而是要回归航天的本质

  •航天不是急功近利的行业,需要较长周期的耕耘,这个行业永远是用产品说话的

  •推动知识产权资本化是中国商业航天发展的重要路径,社会资本的进入可以放大技术积累的社会价值

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