前行之路素來不缺孤勇者。2015年，藍箭航天的創始人兼CEOO張昌武因為一個“不能踩著前人的腳印把老路再走一遍”的念頭，一手將藍箭航天創立起來。從朱雀二號遙二火箭成為全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭，到朱雀二號遙三運載火箭搭載有效載荷并成功入軌，航天商業化這條路他一走就是近十年。
不是沒有范本，無論是SpaceXX獵鷹9還是重型獵鷹火箭，都已經驗證了航天商業化的可行性，其核心就是降成本。如今，張昌武和他實驗室里的工程師正在與時間競速，2025年他們要在“走出實驗室的故事”里寫下新篇章——朱雀三號實現首飛。
視線不斷落在可重復使用
“不能踩著前人的腳印把老路再走一遍，要站在巨人的肩膀邁向高遠。”2015年，張昌武帶著這樣一個信念，開啟了他的尋夢之旅。
在近十年的發展中，藍箭航天的視線不斷落在可重復使用火箭上。開端總是艱難的，歷經八年時間，2023年7月，朱雀二號遙二火箭成為全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭。但有了第一步，后面的路就好走多了。2023年12月，朱雀二號遙三運載火箭又搭載有效載荷并成功入軌。
“在我看來，中國商業航天發展有賴于領域內實質性的能力提升和技術突破，對于運載火箭來說，就要能夠在原有航天能力的基礎上繼續探索無人區、填補空白建立領先，并對標世界一流。”張昌武解釋道。
今年1月，《北京市加快商業航天創新發展行動方案（2024—2028年）》正式公布，其中提出，力爭三年內完成百公里級亞軌道火箭回收飛行驗證，五年內實現可重復使用火箭入軌回收復飛，大幅度降低發射成本。攻關可重復使用火箭，無疑已成為北京接下來在商業航天發展的重點任務之一。可重復使用火箭是相對于“一次性運載火箭”而言的概念，指運載器從地面起飛完成預定發射任務后，全部或部分返回并安全著陸，經過檢修維護與燃料加注，可再次執行發射任務。
在張昌武看來，“尤其是大運力可重復使用運載火箭技術，必須在未來三年實現根本性的突破，中國商業火箭發展的真實刻度應該是跟可重復使用火箭的刻度對齊的”。
在富有前瞻性的判斷中，藍箭航天不斷推進可重復使用火箭的研發進程，定位為大型可復用液氧甲烷運載火箭的朱雀三號已計劃于2025年首飛。據介紹，朱雀三號一子級設計復用次數不少于20次。未來它的發射價格目標是每公斤2萬元，相比目前國內民營火箭每公斤約8萬—11萬元的發射價格大幅降低。
“此前制造火箭的材料主要是鋁合金，但鋁合金用于制造火箭貯箱，需要加工去除大量的原材料，材料利用率比較低。相比之下，不銹鋼直接使用冷軋薄板進行卷焊，可以將材料利用率提升到80%以上，這樣箭上一公斤不銹鋼結構的成本比箭上一公斤鋁合金結構的成本要低兩個數量級。”藍箭航天技術戰略部負責人袁宇在接受采訪時這樣介紹。
袁宇表示，同時，高強度301不銹鋼，其抗拉強度和延伸率都是傳統鋁合金的2—3倍。在低溫（液氧、LNG、液氮、液氫溫度）下，材料的抗拉強度會顯著提升到2000MPa以上，且保留良好的韌性。
性能還是產能?成本！
從利用率到延伸率，不銹鋼的優勢顯而易見，但要讓不銹鋼代替鋁合金成為火箭材料，免不了一番取舍。
朱雀三號可復用火箭型號副總設計師董鍇在接受北京商報記者采訪時表示，使用不銹鋼也有代價，即重量代價，“不銹鋼的密度約為鋁合金的3倍，箭體太重會壓縮有效載荷，能帶的燃料和貨物就少了”。
發展可回收運載火箭，其核心目的是降成本。在國外，SpaceX獵鷹9和重型獵鷹火箭已具備重復使用的能力，大幅降低發射成本。根據SpaceX官網發布的信息，“獵鷹9號”火箭單次發射成本約3000美元/千克，在此之前，全球商業航天發射成本在1萬—2萬美元/千克。
張昌武認為，美國商業航天的發展歷程已經驗證了航天是可以商業化的，是蘊含著巨大的經濟發展潛力的，也是能夠促進科技創新、科技突破的一大利器。但在國內，要實現可重復使用火箭的目標，則還需要探索攻關新的材料、結構和控制方法等難題。
在材料與結構方面，藍箭航天將目光投向了不銹鋼。據悉，朱雀三號貯箱，即運載火箭裝推進劑和氧化劑的儲罐，其結構采用高強度不銹鋼材料，發射成本相較一次性使用火箭可降低80%—90%。
在這樣的代價之下，當前階段，藍箭航天仍舊選擇使用不銹鋼，核心的邏輯是“性能換產能”，“犧牲了一部分在運載方面的性能，以換取成本低、制造簡單的優勢”。
“藍箭的發動機產能很高，而貯箱等結構使用鋁合金作為材料產能可能會受到供應商限制。因此，選擇不銹鋼這種廣泛應用于民間的工藝和材料，可以解決產能匹配問題，并大幅降低成本。”董鍇表示。
而且，隨著可重復使用火箭的發展，不銹鋼的優勢也在逐步擴大。據董鍇介紹，由于重量代價的存在，過去的一次性火箭中，不銹鋼的優勢還沒有那么大，但可回收火箭使結構重量在整個運載能力中所占比重降低。當前，藍箭內部也在努力減少重量代價，通過研究國內外的材料和焊接工藝，爭取讓使用在火箭上的不銹鋼更輕薄。
在董鍇看來，不同的火箭單位會根據自身需求作出取舍，一些單位可能會堅持使用鋁合金，為追求性能而“不惜一切代價”，而藍箭航天想確保的，則是在有限資金內進行更多次的可回收科學實驗，“對于資金有限的商業企業來說，如何在有限的資金內進行更多次的實驗是一個核心問題。因此，我們愿意使用產能高、成本低的材料來進行工作”。
從百米級到百公里級
“當前，商業航天發展迎來了重大的窗口期和機遇期，也決定這個階段行業和企業需要更加地冷靜和務實，需要更加地扎實和嚴格。應該說國家從政策和資源層面對商業航天有了系統性的指引和保障，接下來就需要企業做好自己交付成績。”張昌武如是說。
近年來，藍箭航天便不斷給出亮眼的成績。通過研制朱雀二號，藍箭航天已經攻克了一次性使用中型液體運載火箭技術；朱雀三號則將使其攻克部分重復使用技術這個大難關。“火箭技術的發展沒有捷徑，唯有踏踏實實地、一步一個腳印地走，從百米級到公里級，再到百公里級。”袁宇表示。
今年6月，藍箭航天將實施朱雀三號一子級垂直起降回收試驗的10公里級驗證飛行。“這將是中國火箭回收技術的一個新高度，屆時我們將成為行業內第一個摸到10公里門檻的企業。”袁宇說。
此外，董鍇指出，從技術的角度來講，對于可回收火箭來說，幾個關鍵步驟是必不可少的，包括發動機調節控制算法和幾個特殊動作。“在10公里飛行中，將遇到這些動作：空中啟動、柵格舵啟動的聯合控制展開，速度達到一定程度，氣動控制、聯合控制、二次啟動都是必不可少的動作。對于藍箭來說，在10公里飛行中完成這些關鍵動作后，下一步就是入軌。”
對于在商業航天領域如何提升新質生產力，張昌武表示，科技創新是發展新質生產力的核心要素，商業航天同樣是以技術、模式創新引領的行業，本身就是一種新質生產力，是一種新產業、新能力、新可能。
“新質生產力，首先是創新，對于運載火箭來說，要能夠在原有航天能力的基礎上繼續探索無人區、填補空白建立領先，并對標世界一流。”張昌武說。
