说说电子号“拼单”那些事

文/ 李宇飞

▲ “电子号”发射

随着航天技术的进步，世界商业航天异军突起，成了近年来航天领域最引人关注的一个亮点。在这其中，商业运载火箭尤其得到了大量创业者的青睐。据统计，目前全世界有上百家的商业运载火箭初创企业。然而，创业艰难，成功实现火箭入轨并投入商业运营的可以说是寥寥无几。在这其中，就有美国的火箭实验室公司及其所拥有的电子号运载火箭。如果说，太空探索技术公司抓住了大型运载火箭发射市场，那么，火箭实验室在小型运载火箭的发射市场站稳了脚跟。

专注于小型卫星发射市场的“电子号”

小卫星具有标准化、模块化、低成本、研制周期短、部署灵活等优点。近年来，随着技术的不断进步，小卫星已经成为航天产业中的重要组成部分，世界小型卫星市场呈现出爆发性的态势。在刚刚过去的2019年，小卫星发射数量又创新高，全球共发射了385颗500千克以下的小卫星，带来的市场价值达到28亿美元，其中70%来自制造，30%来自发射。

火箭实验室公司显然早早就盯上了这一蓬勃发展的市场，专门研制了“电子号”这一型小型运载火箭。电子号运载火箭能将小型卫星运送到绕地轨道。与大多数运载火箭相比，“电子号”体积很小，直径1.2米，只有17米高。通过技术改进，目前该火箭能把200千克有效载荷送入太阳同步轨道，低轨运载能力可达300千克。电子号火箭单次服务费仅为500万美元左右，通常用来运载多个小型卫星，比如立方体卫星，可充分利用其火箭运载能力。

小卫星发射市场最显著的特点就是数量巨大和价格敏感。火箭实验室公司为推动电子号火箭更好地适应小卫星发射市场进行了大量努力。实际上，作为一型商业运营的运载火箭，高频发射绝非仅仅是产品自身的事，而是一个综合了科研、生产、运营的宏大工程。火箭实验室经历了从科研公司到商业公司的巨大转变。

首先，电子号运载火箭在设计之初就进行了相当细致的专门性应对。电子号火箭在公众面前甫一亮相，就因为其创新的针对快速大批量制造发射和降低成本的总体设计，博得了许多眼球。它是世界上首次采用电驱动涡轮泵代替传统燃气驱动的化学火箭，发动机复杂度大大降低。另外，电子号整流罩、液氧储箱等部位大量采用碳纤维复合材料，将自重降低到近乎极限，以提高运载能力。电子号火箭的卢瑟福发动机大量零部件采用电子束熔化钛合金3D打印技术制造，包括其发动机推力室、泵、主推进剂阀门和喷注器等。最快24小时，就可以打印出一台发动机，制造效率显著提升。

电子号小型运载火箭采用了与猎鹰9火箭十分类似的设计，也是二级构型，也是9台发动机并联，也是火箭一、二级共用同款液氧/煤油发动机的不同版本，为规模化生产铺平了道路。电子号的第一级助推器使用9个相同的火箭实验室公司自行研制的卢瑟福发动机，第二级为一个单独的、真空优化过的卢瑟福发动机。

其次，为了以更快的速度生产火箭，火箭实验室对其生产流程也进行了大量的创新。目前火箭实验室每30天能够生产一发电子号火箭，主要受制于一些关键部件需要20天的研制期。通过在美国和新西兰建设的新设施，火箭实验室最终将达到每两周生产一发火箭的速度。目前火箭发动机在位于加州亨廷顿海滩的总部生产，火箭箭体则在位于新西兰奥克兰的工厂组装，然后在火箭发射场用最简化的流程进行测试、集成和发射。

发射场工作包括发动机热试车，静态全子级试车，星箭对接和发射操作，可实现两次发射的并行操作。为了使生产瓶颈得以缓解，“火箭实验室”还在进行重复使用第一级的研究。初期回收将在火箭乘降落伞落入海中之后进行，最终计划利用直升机在火箭乘翼伞下落的过程中于半空中实施抓取回收。该公司在去年底和今年初的两次发射后对火箭第一级进行了受控引导再入试验，证明一级火箭能够在再入大气过程中保存下来。

再次，“火箭实验室”自建了可以进行高频发射的发射场。由于火箭实验室的设计发射频次太高，在美国将面临更复杂和更长的审批手续，因此该公司在新西兰建设了发射场。为此还推动新西兰设立了国家航天局，通过了《外层空间活动法》。该公司眼下在新西兰玛希亚半岛上使用的发射台称为“1A号发射设施”，每年有120次可用的发射机会。玛希亚半岛还有一座发射台在建，称为“1B号发射设施”。作为新西兰发射场的补充，还在美国弗吉尼亚州沃洛普斯岛中大西洋航天港新建了“2号发射设施”，预计在今年执行首飞。另外，“火箭实验室”的战略投资方、大股东洛·马公司还在考虑使用英国苏格兰的萨瑟兰航天港来发射电子号火箭。

▲ “电子号”部段

▲ “电子号”卫星拼单

经过大量的努力，火箭实验室公司终于在2020年6月创下了电子号火箭两次发射间隔时间最短的纪录，两次发射间隔只有22天。自此，电子号火箭正式迈入了每月1次的高频发射模式。

已经很小了但还是要拼单

尽管进行了大量针对小卫星市场的专门设计，但电子号火箭的商业前景也并非一片坦途。这就是小卫星发射市场自身的独特之处，即竞争对手众多。阿里安公司利用“阿里安6”和织女星火箭，国际发射服务公司利用联盟号火箭，商业航天领袖太空探索技术公司利用猎鹰9号火箭等等，都开始下场争夺日渐发展壮大的小卫星发射市场分额。而且，更多的后来者也在加入，目前世界上在研的小运载火箭据统计已达大约130种。在这种情况下，火箭实验室公司的电子号运载火箭也不得不做起了“拼单”发射的生意。

说起来，拼单也是一门好生意，其原因有二。一是拼单可以充分利用运载火箭的“剩余价值”。一般来说，为了容忍研制的不确定性，主卫星载荷往往不会按照运载火箭的全部运载能力来设计，那实际发射时通常会剩余下来的运载能力就成为“无本万利”的肥肉了。二是拼单可以实现廉价小卫星的联手闯天涯。“拼车”往往是城市“屌丝”们的选择，在卫星界也不例外。为了尽量降低进入太空的发射成本，廉价小卫星也愿意结伴一起发射。

▲ 光子号平台

在这样的“拼车”市场前景之下，甚至催生出了多个专门搞卫星“拼车”的中介公司。美国太空飞行公司就是这样一个从事卫星拼单发射经纪业务的公司。小卫星往往对发射成功率不会那么在意，因为本来就是做试验，所以在电子号火箭还没有实现成功发射之时，中介公司就上了门。太空飞行公司早在2017年就订购了电子号火箭的一次专用发射。

在电子号火箭成功发射之后，太空飞行公司立马就在2018年6月11日同火箭实验室公司签订合同，一下子成为电子号运载火箭3次发射的主要客户。太空飞行公司买下了这3次发射的绝大部分运载能力，取得了进度安排的掌控权。

除了借助专门的拼车中介公司，火箭实验室自己也在搭建成交平台，吸引的客户就是卫星创企的小卫星。火箭实验室在其公司网站上建立了比较便捷的方式，小卫星用户可以在其上订购发射机会，选择搭载发射还是专享发射，并提交简单的需求。

▲ 总装中的电子号火箭

▲ 卢瑟福发动机

在拼单共享的路上一路狂奔

除了拼单卫星之外，火箭实验室的电子号运载火箭还进一步打起了卫星有效载荷拼单的主意。从2018年1月开始，火箭实验室公司就已经成功发射了带有“居里”变轨级（Curie Kick Stage）的电子号火箭，但从未正式声明其意图。

在2019年的一次航天研讨会上，火箭实验室公司声明，即将基于“居里”变轨级研制“光子”卫星平台，但不包括平台上载荷。“光子”平台能让用户在上面安装对地观测相机和通信设备等各类有效载荷，而且能比自造卫星更快地把有效载荷送入轨道。它打算藉此提供一项端到端的全链条服务，包括用电子号火箭发射，还包括承担有效载荷公用卫星平台运行工作的选项。

火箭实验室公司的这个一体化理念对创企来说将更高效，风险也更小。航天创企不仅能用上已得到证明的一款火箭，还能用上已得到证明的一款共用卫星平台，从而无需花任何时间来研制卫星，也无需承担任何风险就能让空间应用载荷入轨。

每个“光子”平台可承载重达170千克的有效载荷。电子号火箭每次发射一个该型平台，每个平台可携带多个有效载荷。“光子”卫星平台特别适合于开展技术验证任务，能让用户在建设更大的星座之前快速地送有效载荷上天进行试验。目前火箭实验室公司把亨廷顿海滩工厂约一半的空间留下用于“光子”平台的生产。

拼单路漫漫，让我们祝福电子号火箭在拼单这条路上越走越好！