5月17日7時33分31秒，中國首枚民營自研商業(yè)火箭OS-X型“重慶兩江之星”號，在中國西北某基地點火升空。
“重慶兩江之星”號火箭設(shè)計制造商零壹空間總裁馬超和航空工業(yè)沈陽所副所長林鵬共同宣布，光學測量、雷達測量和遙感測控一切正常，達到預(yù)定試驗要求，可靠獲取全部重要試驗數(shù)據(jù)，試驗成功。
據(jù)馬超介紹，“重慶兩江之星”為零壹空間OS-X系列的首型火箭。該火箭長度9米，總重7200kg，全程大氣層內(nèi)飛行，最大高度約38.7km，最大速度超過5.7倍音速，飛行時間306s，飛行距離273km。零壹空間自主掌握固體火箭發(fā)動機技術(shù)，發(fā)動機推力達到350kN，能夠為客戶載荷實現(xiàn)0~20馬赫的飛行速度。本次首飛載荷的客戶是航空工業(yè)沈陽所。
據(jù)馬超介紹，在本次飛行試驗中，火箭進行了國內(nèi)首次“減阻桿”、“低成本能源”、“箭上無線通訊”等創(chuàng)新技術(shù)的研究，為簡化火箭系統(tǒng)設(shè)計、降低研制成本打下了堅實基礎(chǔ)：以箭上無線通訊技術(shù)為例，將火箭從“有線網(wǎng)絡(luò)”帶入“無線WIFI”的新時代，該項技術(shù)可以減少箭上電氣系統(tǒng)設(shè)備50%的重量。
“重慶兩江之星”號是如何設(shè)計出來的，有哪些亮點，民營企業(yè)進入商業(yè)航天領(lǐng)域會帶來哪些變量？首飛前一天的5月16日，澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者對零壹空間總體控制部總監(jiān)李云鵬進行了獨家專訪。
火箭研制歷經(jīng)一年，瞄準飛行試驗細分市場
李云鵬告訴澎湃新聞記者，OS-X型火箭整個研制過程經(jīng)歷了近1年時間，其中主要分為兩個階段：一是方案階段，對總體和各分系統(tǒng)的方案進行論證設(shè)計；二是工程階段，主要包括產(chǎn)品投產(chǎn)和相關(guān)大型實驗。
他介紹，OS-X型火箭的構(gòu)型是一個一級固體火箭，主要是用于先進空天技術(shù)的驗證飛行試驗。
關(guān)于該火箭在國內(nèi)外同等火箭中處于怎樣的水平，李云鵬表示，很難類比，因為國內(nèi)外很少有瞄準飛行試驗市場的火箭。
類似的國外同類型火箭——美國小型運載火箭開發(fā)商時代軌道發(fā)射服務(wù)公司（Generation Orbit Launch Services）的GO1火箭將在2019年首飛。對此，李云鵬稱，“盡管前者聲稱自己是首個商業(yè)飛行試驗平臺，但很明顯，我們的X系列才是真正首個，我們在2018年就要進行商業(yè)運營，并完成三發(fā)飛行?？梢哉f，我們現(xiàn)在是世界上進度最快的，相當于在商業(yè)模式上填補了這塊空白?！?/p>
他介紹，目前，國內(nèi)有很多研究機構(gòu)和高校都有進行飛行試驗的需求，但過去這種機會很難得，只能向傳統(tǒng)國企尋求機會，但因為沒有專門團隊和產(chǎn)品做這個事，就算通過各種協(xié)調(diào)得到這個機會，整個周期也會很長、成本會非常高。他舉例稱，比如X系列成本大概在1000萬左右，用以前入軌的火箭成本最便宜也得6000萬左右，而便宜的探空火箭因為沒有控制系統(tǒng)、沒有那么大適應(yīng)能力，也無法滿足有特定彈道需求的客戶。因此，OS-X型火箭的出現(xiàn)，真正填補了這塊市場的空白。
核心產(chǎn)品全自主研制，火箭可實現(xiàn)定制化
李云鵬介紹，此次發(fā)射的火箭從總體設(shè)計到分系統(tǒng)設(shè)計，到重要單機產(chǎn)品設(shè)計，包括發(fā)動機、電機系統(tǒng)中的核心產(chǎn)品中控器，都是自主研制。
此外，零壹空間幾乎覆蓋了火箭發(fā)射的全過程，“大型地面實驗，大部分由我們出方案、組織實施，所有裝備工作，包括發(fā)射場的發(fā)射、測試工作都由我們自己完成，自主知識產(chǎn)權(quán)很高；結(jié)構(gòu)上，所有圖紙、每個螺釘都是自己設(shè)計；其中有些選擇外包，比如電機系統(tǒng)里有些單機，因為在市場上已經(jīng)非常成熟，沒有必要自己設(shè)計；但其中非常關(guān)鍵的做飛行控制的中控機是自己研制，其他的一些傳感器則會采用外購。”
值得注意的是，OS-X型火箭可以根據(jù)客戶需求（比如運載能力大小、彈道選擇、載荷尺寸等）進行定制化設(shè)計。
對于定制化的范圍，李云鵬介紹，X系列火箭試驗的微重力時間可達600秒，試驗高度窗口在10千米至1000千米，臨近空間試驗速度窗口最大可達15馬赫，主載荷重量最大可達2噸，主載荷幾何尺寸最大可達8米×3米×3米。如果達到最大尺寸載荷，可采用并聯(lián)方式安裝；如果載荷較小，可在火箭頭部采用串聯(lián)方式安裝，都可靈活配置。
此外，X系列火箭的控制機構(gòu)選擇有燃氣舵和空氣舵，包括零壹自研的姿控動力系統(tǒng)，“這些都可以根據(jù)用戶需要的飛行彈道，在我們對需要的控制能力進行評估后，進行靈活配置?！?/p>
電機系統(tǒng)集成化設(shè)計，首次進行減阻桿測試
李云鵬對X系列火箭的先進性概括為兩點：
第一點，是電機系統(tǒng)采用集成化、一體化設(shè)計。其中，電機系統(tǒng)的核心產(chǎn)品中控機，相當于集成了控制系統(tǒng)的幾個單機——持續(xù)控制、飛行控制解算、GPS接收、供配電、測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和編碼調(diào)制等，這些工作都集成到一個設(shè)備里，重量卻只有1.8公斤。
李云鵬表示，電機系統(tǒng)的集成化實現(xiàn)了火箭的配套設(shè)備數(shù)量大幅減少.整個系統(tǒng)規(guī)模，包括火箭上電氣設(shè)備之間互聯(lián)互通的電纜網(wǎng)規(guī)模也大大降低。一方面，這直接降低了配套成本，另一方面也提升了運載能力。此外，電機的集成化也簡化了整個試驗周期，包括占用發(fā)射場的時間資源也會減少，這三點對于商業(yè)化運行的火箭非常關(guān)鍵。
值得注意的是，李云鵬還提到，此次發(fā)射的火箭上還搭載驗證無線收發(fā)技術(shù)，主要是為將來做無線火箭做準備，“現(xiàn)在火箭上信號傳輸主要還是通過有線模式，我們想通過這次搭載飛行對這個領(lǐng)域進行一些探索，如果將來能實現(xiàn)這個技術(shù)，可以進一步把電機系統(tǒng)的成本重量大幅下降?！?/p>
第二點，是火箭上還進行了減阻桿測試。李云鵬介紹，減阻桿主要負責減阻降熱，主要在飛行過程中可起到減小阻力、降低熱流的作用。目前這個技術(shù)在國外一些型號里有過一些應(yīng)用，但在國內(nèi)還沒有工程應(yīng)用，因此此次做這個測試，也是相當于對工程效能進行評估，獲得一些數(shù)據(jù)，填補國內(nèi)這方面研究的空白。
固體發(fā)動機：研制周期短、成本低
此次首飛的X系列火箭所搭載的是零壹自研固體火箭發(fā)動機。
對此，李云鵬介紹，和液體發(fā)動機相比，固體發(fā)動機的優(yōu)勢在于使用起來比較簡便，對地面依賴比較少，而液體發(fā)動機需要加注和大規(guī)模的地面系統(tǒng)。此外，相比其他固體發(fā)動機，X系列的發(fā)動機研制周期更短，成本更低。
如何做到這兩點？李玉鵬表示，原因在于公司的研發(fā)架構(gòu)呈扁平化模式，研發(fā)部門之間的層級基本沒有，基本上都直接對總設(shè)計師負責，公司也基本上以設(shè)計為主，“去行政化的管理模式，相當于減少了很多的部門之間的接口，包括管理過程中的上傳下達?！钡诙亲灾骰潭雀?，很多結(jié)構(gòu)都自主設(shè)計，這也使得各個技術(shù)產(chǎn)品之間互相配合比較有自主權(quán)，省去了很多和外部協(xié)調(diào)的時間。
火箭首飛任務(wù)：進行音爆測試、光測和雷測
在火箭總裝后，首飛前，火箭經(jīng)歷了總檢查的測試，包括模擬飛行總檢查、發(fā)射流程總檢查，箭體進行了熱密封，發(fā)射臺進行了安裝和定向。
在發(fā)射當天，火箭被轉(zhuǎn)運到發(fā)射陣地，吊裝到發(fā)射臺上。發(fā)射前，經(jīng)歷了大概十分鐘左右的簡單測試。
在按下發(fā)射按鈕之后，火箭便開始了自己的試驗任務(wù)。
李云鵬介紹，此次首飛任務(wù)中，有對音爆的測試，其中音爆是阻礙超高速客機發(fā)展的重大技術(shù)問題，借助這次飛行測試，團隊會在火箭飛行過程中在航區(qū)進行音爆測試。在飛行過程中，會有遙測數(shù)據(jù)的下傳，團隊也可實時看到。
此外，發(fā)射場還將完成光學測量、雷達測量。在落區(qū)，也有人員對殘骸進行搜尋。飛行完成后會對遙測數(shù)據(jù)進行初步判斷，快速判定發(fā)射是否成功，之后對數(shù)據(jù)進行詳細分析。
除了兩項由客戶委托的減阻桿測試和音爆測試，此次首飛的火箭上面還搭載了零壹自己的東西，主要考慮是為以后做技術(shù)儲備，“比如火箭上的無線收發(fā)，還做了一些在火箭上用的電池?！?/p>
火箭發(fā)射安全性：配備自主安控系統(tǒng)，一旦失控將采取措施讓火箭直接掉在安全區(qū)
每當有火箭發(fā)射，安全性就是公眾最為關(guān)注的話題。
對此，李云鵬表示，火箭的安全性是一個很大課題。X系列火箭在整個設(shè)計過程中就一直在做安全性設(shè)計和分析，囊括在地面使用的過程中運輸、存儲、總裝、測試等，“在保證測試人員安全的前提下，我們都嚴格遵循國家標準、行業(yè)標準，這些標準都有詳細的對各個階段的操作規(guī)范。”
對于此次首飛，李云鵬表示，航區(qū)（航線飛行區(qū)域）安全、首區(qū)（發(fā)射區(qū)域）安全，都經(jīng)過了詳細的計算，對落點范圍的掌控也進行了詳細的仿真計算。據(jù)悉，此次設(shè)置首區(qū)安全區(qū)的半徑為150米，測試人員都在一公里之外，發(fā)射場和落區(qū)也進行了清場。
值得注意的是，一旦火箭發(fā)生意外情況，也有相關(guān)兜底性措施。李云鵬介紹，此次火箭上配備有自主安控系統(tǒng)，具有主動安控功能，一旦火箭在飛行過程中失控，有飛出安全區(qū)的趨勢，安控系統(tǒng)會主動采取措施讓火箭直接掉下來，掉在安全區(qū)內(nèi)。
李云鵬表示，“每次發(fā)射，發(fā)射場和主管機關(guān)最關(guān)心的也是安全性，會進行一個詳細的評審，有嚴格管控，涉及到的是整個流程?！?/p>
不過，目前中國國內(nèi)對民營企業(yè)參與商業(yè)航天還未出臺相關(guān)明確監(jiān)管條例。對此，李云鵬認為，應(yīng)當通過立法來規(guī)范，他透露，國內(nèi)現(xiàn)在這塊領(lǐng)域的立法，有關(guān)部門正在進行。
據(jù)了解，目前在實際操作過程中，民企一般會遵循國企模式，安全性由國家主管部門包括發(fā)射場評估，監(jiān)測飛行距離等測控資源也在國家單位手里掌控，一些外彈道測量、光測、雷測基本上都是國有監(jiān)控資源。
民企介入優(yōu)勢
近年來，一直擔任中國航天“國家隊”角色的中國航天科技集團、航天科工集團，紛紛面向商業(yè)航天市場，豐富了火箭產(chǎn)品型譜，并推出了新的商業(yè)服務(wù)模式。因此，有聲音提出，“國家隊”有技術(shù)有實力，已經(jīng)做得很完善了，在航天領(lǐng)域從零起步的民企是否有介入的必要？
對此，李云鵬認為，民企實際上是國家隊的有力補充。“民企整個的機制更加靈活，可以更多吸引社會資本，能承擔一些商業(yè)化程度更高的任務(wù)，也可以更加主動得挖掘市場需求。比如X系列市場，以前沒有人做，我們作為民企，在這塊市場需求這塊會更加主動，有利于航天走向大眾。很多東西最終繁榮起來，還是商業(yè)化的模式比較能刺激發(fā)展。”
目前，零壹空間引入的機構(gòu)股東包括重慶兩江航投集團、哈工大機器人集團、正軒投資、春曉資本、聯(lián)想之星、前海梧桐并購基金、鴻泰基金、招商局創(chuàng)投、前海萬得、通江資本等，累計融資近 5 億元。其中，哈工大機器人集團是哈爾濱工業(yè)大學聯(lián)合黑龍江省政府、哈爾濱市政府成立的智能裝備集團；正軒投資是比亞迪聯(lián)合創(chuàng)始人創(chuàng)立的高科技領(lǐng)域投資機構(gòu)。
