為什麼小型運載火箭沒有實用化？

11-28

民營航天可以採取與舉國體制互補的模式，製造發動機，研究小衛星以及小型運載火箭，入軌規模小於 50 公斤的小型火箭對舉國體制來說成本較高。

表面現象是火箭做大之後單位重量更便宜，根本原因來自電子技術尤其是導航系統的限制。50kg以下的衛星如cubesat最近幾年才流行，火箭本身的導航系統也一樣。

早期的運載火箭從V2開始用機械陀螺導航，體積很大，長征2號的儀器艙可以坐一圈人開會。

80~90年代出現公斤級的光纖陀螺導航系統和小型化的飛控，用在「星球大戰計劃」里，但是價格昂貴。現有的幾種小型運載火箭運載能力約0.5~1噸，也使用了這些技術，單位重量的成本也挺貴。

如果要把運載能力降到50公斤還有利可圖，要用最近幾年用在cubesat和無人機上的MEMS導航系統。但MEMS導航的精度很低，即使用最新的器件，精度能勉強入軌不掉下來就不錯了。

發動機小型化反倒沒問題，10N級別的液體火箭發動機作為衛星姿控發動機從60年代開始一直在用。

因為沒必要，也確實幾乎沒有：

1#對於少量的小衛星
對於少量的小衛星，和普通發射一起帶上天就可以了，因為：
1.通常火箭的載荷重量都有富餘，能再搭載多個小衛星；
2.整流罩有富餘的空間，十分富餘，相當富餘，最大的原因就是整流罩必須是流線型的，而現今大多三軸平衡的衛星是方形的，因此四周尤其是頂部，十分空閑：

事實上也是這麼做的，我國的小衛星通常都是通過這種方式一併發射的

2#對於大量的小衛星
由於中長距離彈道導彈乃至洲際導彈的分彈頭技術已經十分成熟，因此，對於小衛星這種載荷「幾千克至幾百千克」，一箭多星已經十分的成熟了，成熟到什麼地步呢，大家來看近期印度發射的PSLV-C9火箭，其載荷為十顆小衛星，整流罩內部如下圖：

載荷分別為：
1.Cartosat-2A「686kg，主彈頭」；
2.IMS-1 「83.4kg，分彈頭」；
NLS-4，包含有：
3.CanX-2「3.3kg誘餌」；
4.AAUSat-II「1kg 誘餌」；
5.COMPASS-1「1kg 誘餌」；
6.CUTE1.7+APDII「3.1kg 誘餌」；
7.Delfi-C3「3.1kg 誘餌」；
8.SEEDS「1kg 誘餌」；
9.CANX-6「6.8kg 誘餌」；
10.RUBIN-8「7kg 誘餌」；

其實從備註的漢字的角度來說，這個一箭多星的技術含量並不是很高，因為彈頭少，彈頭小，誘餌對於軌道沒太多要求，實際的操作方式也是每20s釋放一個小衛星「誘餌」。

而更高級的分導彈頭，對應這裡的更多大質量不同軌道的衛星「幾十到幾百kg」，對某些國家而言也是一個較為成熟的技術：

圖為美國的洲際導彈分彈頭再入返回大氣層形成的光帶事實也同樣如此，小衛星對軌道的要求通常都不高，大多即是用來做空間探測或者空間試驗的，上了太空即可，而且小衛星由於幾乎沒有推進系統和燃料，本身就難以維持自身的軌道，壽命也比較低。

列舉幾個我知道的，運載能力也都在1T左右，但都是舉國體制搞出來的，上鏡率也不高，具體裡面有什麼利弊不太清楚。

美國：米諾陶/人牛怪，天馬座
日本：Epsilon
歐盟：Vega
中國：快舟，開拓者

私人航天如SpaceX者，實為NASA出人，土豪出錢，人家玩的還是中型到重型火箭居多。

題主的意思大概是專門發射立方星或更小規格衛星的火箭，我覺得前面的回答說得已經很全

DARPA在研發用F15為載機的小型運載火箭Alasa，運載能力45kg，發射準備周期在24小時以內。可以看出，「舉國體制」研發這一級別的火箭主要是為了快速響應

Alasa在11月份被取消了，它的單一組元推進劑NA-7應用難度大，可能DARPA過於追求高風險高回報了一些，結果面臨美國民營企業同類型產品的直接競爭，或許這是「舉國體制」的一點點特點

另一方面這一領域的收入比較少，1U立方星入軌價格10萬美元，對於體量大的企業是不太重要的邊緣市場，對於初入市場，資金少，技術不夠研發大推力發動機的民營發射企業，這大概是必須搶奪的紅海

很多國有企業也有很強的競爭力。在航空航天領域靠差異化服務，在技術上優勢不大的企業反而取得較大市場份額的例子也不少了，所以民營企業也有很多空間的
-----------------------------------------------------------
這一級別的火箭是有市場的，搭載發射機會少，對於軌道的要求不能滿足，更重要的是自己僅僅是"被搭載"，必須得到主載荷用戶的認可（不能給主載荷帶來風險）；為了服從主載荷的發射日程，可能要提前提供搭載載荷的初步數據，包括圖紙在內的衛星硬體詳細設計資料，而小衛星本來研製周期很短的優勢就受影響了

......何況微納衛星的愛好者哪有那麼多精力去協調，所以賣立方星配件的網站同時會提供發射服務，搭載機會之類的

手動列舉微納衛星發射服務：
國際空間站J-SSOD小衛星軌道釋放裝置
國際空間站立方星釋放器（Nanoracks公司）
SALVO火箭（Ventions公司） LEO 4kg
納衛星火箭（Garvey航天） LEO 20kg

......不行太多列不下去藥丸
尼萌要是知道國內也有快到評論區補充呀快去╭(￣▽￣)╯╧═╧

謝 @梁邦邀。

拋磚引玉，試答。

=================================

題主的問題是【為什麼小型運載火箭沒有實用化？】，然後在詳述中指出小型意為【入軌規模小於 50 公斤】。

而參見小型運載火箭_百度百科，可以看到

因此，本人理解題目為【為什麼搭載較小有效載荷的運載火箭沒有得到發展】。

=================================

其實可以從這幾個方面來考量：

1.經濟性

這一點其實不難理解，將一定重量的有效載荷送入指定軌道，以現目前的化學燃料，燃料質量和有效載荷質量是相關的。大致上可以理解為有效載荷越大，燃料質量越大。

然而，隨著運載火箭的大型化，除卻燃料和有效載荷的結構質量變化，相較於燃料質量的變化更小。

也就是說，大型化的運載火箭中，用於加速結構的燃料佔總燃料的比重是下降的。

2.結構的複雜性

運載火箭無論大小，其結構的複雜程度是一樣的：」每一級都包括箭體結構、推進系統和飛行控制系統。末級有儀器艙，內裝制導與控制系統、遙測系統和發射場安全系統。級與級之間靠級間段連接。有效載荷裝在儀器艙的上面，外面套有整流罩。「（引自運載火箭_百度百科）

也就是說，將運載火箭小型化並不能使其結構的複雜性下降。

同時，減小結構會帶來新的問題，也就是加工工藝中的問題。

3.加工工藝

隨著總體結構尺寸的縮小，一些零件的尺寸需要降低，同時結構尺寸的降低和性能的降低需要重複的考量。

比如閥門，若其尺寸下降，其零件尺寸也要下降。加工中，假設採用一樣的機器，其公差帶仍然一樣，那麼其公差相對於結構的變化就會更加明顯。

還有就是要考慮小型零件的加工，或者在模塊層面考慮各執行動作機構等的從新設計。

也就是說，相較於大型運載火箭，小型化後對加工工藝的要求只高不低。

4.可替代性

這是最重要的一點。

如題目所述50公斤有效載荷，其實完全可以捆綁到大型有效載荷上使用大型運載火箭進行發射。

也就是說，大型運載火箭也可以將較小的有效載荷進行捆綁發射。

綜上，可以看出小型化是一個多麼沒有必要的方向，也可以說明為什麼各國運載火箭都在往大型方向發展。

=================================

以上，歡迎從業者和愛好者交流。

美國人搞了，只有空軍在用，用戰鬥機或者轟炸機帶上去，平流層頂部發射。
因為不著急的話一箭多星更便宜，所以民用載荷還是用大火箭打的多

經濟成本的考慮，大推力的火箭運載的單位成本更低。現在的大推力火箭都支持一箭多星。

目前小運載已經得到國家重視，未來馬上就要迎來發展契機。具體請搜索國家的空間科學規劃和專項。

小運載成本低，發射周期短，在民用和軍用上都有前途。世界上主要的航天國家都有相應產品或發展規劃。

美國人搞了，只有空軍在用，用戰鬥機或者轟炸機帶上去，平流層頂部發射。
因為不著急的話一箭多星更便宜，所以民用載荷還是用大火箭打的多創建於 2015-06-21

小型火箭成本更高。