出品/星动无极

11月6日,中科宇航对外披露力箭二号遥二任务的分离细节。11月3日8时15分,力箭二号遥二运载火箭在东风商业航天创新试验区点火升空,将千帆极轨21组共18颗卫星送入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功。此次任务中,中科宇航参与研制的多星星箭星间分离机构解锁装置首次装机应用,18颗卫星经一次解锁完成有序分离。

星箭分离是发射任务的最后一环,直接决定卫星能否按计划部署。按传统方案,一箭18星要逐颗解锁、逐颗弹开,中间环节多,任何一次独立解锁失效都可能打乱整组部署。新装置把18颗卫星堆叠成一组,解锁一次即可完成全部分离,星与星之间靠甩出代替逐次炸开弹射。力箭二号运载火箭副总设计师张延瑞打了个比方,传统分离是扔18次铅球,现在是一次甩出18颗链球。

技术上,这套装置用运动学方案替代机构学方案。机构数量、动作环节和自身重量都降了下来,难点转到运动学设计本身,要同时满足压牢不能压太紧、甩开不能甩乱的双重约束。分离构型和接口做成可扩展设计,卫星数量增减时不必重新设计机构,不同组网任务之间的重复设计和适配工作量随之减少。据披露,这套装置此前已经过10余次飞行验证,多星分离可靠性高、轻量化节省运力的特点已经显出来。

力箭二号是我国首款采用通用助推器核心构型的运载火箭,500公里太阳同步轨道运载能力8吨,200公里近地轨道运载能力12吨。首飞任务把轻舟初样试飞船送入轨道,遥二则是该型号首次执行卫星互联网大规模组网任务。总设计师杨浩亮的判断是,国内低轨卫星互联网进入集中部署窗口期,组网任务繁重、发射需求旺盛,在轨部署规模仍有较大缺口。分离环节的简化,直接服务的是组网任务的部署效率。

发射之外,回收路线也有了时间表。力箭二号副总设计师廉洁透露,团队正推进集束式回收技术攻关,思路是把助推器与芯一级作为整体模块一并回收,减少分离环节,提高任务可靠性,用一套装置回收多套箭体模块。可重复使用运载器力鸿二号计划2027年一季度进行亚轨道百公里级回收验证,此后再把经过验证的发动机多次启动与变推力、推进剂管理、导航制导和着陆控制等技术向力箭二号做工程化适配。亚轨道运载器与入轨火箭的一二级分离高度相近,气动环境与核心难题基本一致,验证成本更低、风险更小。

分离方案的选择与回收方案是配套的。传统一箭多星分离里,每颗卫星由独立的解锁机构释放,机构数量随卫星数线性增加,爆炸螺栓与弹簧分离器的可靠性按串联叠加,18星任务的分离环节失败概率明显高于3星任务。堆叠甩出方案把解锁动作收敛为一次,机构数与卫星数脱钩,省下的机构重量直接转为有效运力。对以星座组网为主业、单发载荷十几颗起步的火箭来说,这套账算得过来;适配接口做成可扩展,同型机构可以覆盖不同数量的组网任务,模具与工装的复用率随之上升。

产能侧的数字同步更新。绍兴工厂目前每年可出厂12发力箭二号,规划产能提至20发;全箭产品批产滚动备份把单发准备周期缩短三分之一,叠加模块化测试、一键智能测试与无人值守加注,测发周期压缩至15天以内。力箭二号入轨载荷总重已超9吨,力箭系列累计送入轨道1艘飞船、139颗卫星。

批产与回收对应的是同一本账。低轨星座组网对发射服务的需求以每年数十次计,单发报价与发射频次共同决定火箭公司的收入规模。中科宇航母公司招股材料披露的发射服务还原后毛利率仍为负值,批产降本把固定成本摊薄,回收降本则决定边际成本能压到多低。行业里已有的测算可作参照:朱雀三号一次性新造成本约2.2亿元,复用飞行的边际成本约6000万元,回收路线走通与否,对应的是三倍以上的边际成本差距。两条线能否兑现,直接决定这条盈利曲线何时转向。

国内可回收火箭的验证在四季度密集排开。朱雀三号计划开展回收箭体复用飞行试验,长征十号乙将依托海上网系回收成果开展复用测试,双曲线三号已完成海上回收全套地面验证并计划年底首飞。力箭二号的集束式回收选了另一条路径,不单独回收助推器,而是把助推器与芯一级捆成整体一并收回。装置更少、环节更少的方案,可靠性要靠飞行逐次验证,2027年一季度的亚轨道回收是第一道关,结果如何留待窗口开启时核验。分离机构的10余次飞行验证记录与集束式回收的方案设计之间,隔着的正是这一道验证关口。