航天運載火箭行業知識整理

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肖雯宇 黃浩哲*

久謙諮詢

隨著航天技術的進步和相關市場的發展，商業火箭發射市場即將迎來強勢增長。本文梳理了運載火箭的製造技術及其發展狀況、產業鏈分工、量級分類和主要應用方向，剖析了各賽道發展壁壘和應用前景，並對當前熱門的火箭回收技術進行了針對分析。

火箭製造技術方面中國與美國相比還有很大差距：以發動機為主的動力系統是運載火箭製造的核心，高空點火啟動和穩定燃燒技術是發展的關鍵；控制系統方面中國計算機硬體系統的發展嚴重製約了演算法的優化，建立全箭級的控制系統，提高非災難性故障處理能力是當務之急；箭體結構以材料工藝的落後問題最為突出，加快研製和推廣新型複合材料是未來的發展重點。總體上看，高可靠、低成本、大推力、無污染、多用途、可反覆使用的火箭是商業航天運載火箭未來的發展方向。

航天運載火箭製造產業上游是基礎材料和元器件的生產，主要競爭壁壘在於新材料的設計試驗費用高，產品生產質量要求高；產業鏈中游是火箭各分系統的研製，下游是整箭的設計、集成測試和發射。單獨處於中游或下游的企業相對較少，火箭設計企業通過自主研發設計分系統 —— 尤其是動力系統 —— 能節約大量成本。儘管目前我國民營企業主要參與上游和下游的競爭，但是未來其發展將延伸到全產業鏈。

衛星發射是目前和未來幾年佔比最大的需求，尤其在衛星小型化趨勢下，小衛星組網發射的需求將在未來三年內爆發，為火箭發射市場提供增長點，這對運輸的成本降低和運載力提升提出了要求；而太空探索和載人航天在短期看來需求還很小，不論是航天器的研發製造還是運輸的提供都主要是政府部門和政府背景的國企在參與。

重型火箭對運載力要求高，研發投入多，技術壁壘高，而且常有單次運載量浪費的情況；小型火箭多採用固體燃料，技術壁壘低，市場競爭相對激烈，加上單次運載量有限，單位運輸價格高；中型運載火箭技術難度和運載力介於兩者之間，成為運載價格和運載量最為合適，競爭壁壘適宜的選擇。組網小衛星發射需求量大，對單枚衛星的入軌精度要求不高，價格相對敏感，正適合用中型火箭搭載發射。

實現運載火箭的回收和重複使用，是未來有效降低發射成本的方法，也是近期商業航天發射的研究熱點。回收方式主要有降落傘垂直降落式、動力反推垂直降落式和水平降落式三種，三者各有利弊，可根據應用場景需要進行選擇，其中動力反推垂直降落式以其落點精度高、對火箭構型影響小成為近期研發的主流。

運載火箭回收和重複發射對火箭製造與維修的各個環節提出了相關的要求，其中發動機大範圍可變速技術和再入大氣層的控制降落技術是核心，維修翻新的成本控制和周轉周期縮短是實際應用的關鍵。

目前美國、俄羅斯、中國和歐洲都在火箭回收技術方面進行了研究和開發，美國 SpaceX 公司已成功回收並再使用火箭的一子級，中國在降落傘垂直降落式和動力反推垂直降落式回收技術方面完成了部分試驗驗證，最終會根據國情和國際發展趨勢選擇合適的發展路徑。

References

Launch Calendar – Spaceflight Insider

Launch Schedule – Spaceflight Now

世界航天發射記錄 – 愛航天網

商業航天產業鏈報告之一：運載火箭 — 太空飛行的擺渡車 – 中信建投

商業航天產業鏈報告之二：運載火箭產業鏈 — 三足鼎立，百家爭鳴 – 中信建投

商業航天產業鏈報告之三：我國運載火箭產業 — 兩大航天集團為主，民企進軍勢不可擋 – 中信建投

運載火箭發射進入快車道，商業發射市場蓄勢待發 – 廣發軍工

運載火箭智慧控制系統技術研究 – 宇航總體技術

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