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不久前，美國ABL航天系統(tǒng)公司的RS1小火箭從阿拉斯加太平洋航天港首飛。不幸的是，火箭升空不久即出現(xiàn)異常，第一級9臺發(fā)動機同時關(guān)機。失去動力的火箭落回發(fā)射臺并發(fā)生爆炸，造成發(fā)射臺及附屬設(shè)施受損，好在并無人員傷亡。

RS1小火箭首飛失敗就在這次事故的前一天，維珍軌道公司的運載器一號空射液體小火箭在英國境內(nèi)首次發(fā)射同樣遭遇失敗。小火箭連續(xù)失敗，原因何在？未來前途如何？商業(yè)航天以其為發(fā)展重點，是否妥當(dāng)？由于以上兩款小火箭均為液體動力，再考慮到固體火箭的特殊身份，我們不妨以液體小火箭作為討論切入點。

新技術(shù)帶來新風(fēng)險

液體小火箭發(fā)射失敗并不罕見。2022年美國SpaceX公司以100%的成功率連射61發(fā)，成績驕人，但10多年前的SpaceX公司初創(chuàng)時期，全球首款由私人資金打造的入軌級火箭獵鷹1曾連續(xù)發(fā)射失敗。

火箭曾多次發(fā)射失敗一直以來，液體火箭被視為商業(yè)發(fā)射力量的“高端”裝備，也是初創(chuàng)航天企業(yè)技術(shù)實力的集中體現(xiàn)?？v觀近年來液體小火箭的發(fā)射記錄，故障原因集中在“一低一高”兩個階段：要么隱患出在小火箭首飛離架之后、達到最大動壓點之前，要么問題出在火箭入軌前或末級工作段。

火箭一旦起飛，遺憾就難以彌補，其第一級要經(jīng)歷火箭飛行過程中最復(fù)雜的考驗。如果想提升發(fā)射成功率，就必須事先從產(chǎn)品可靠性和動力系統(tǒng)設(shè)計等方面下功夫，這其實對于小火箭更加不利——以獵鷹9火箭為代表的大中型火箭可以依靠多發(fā)并聯(lián)、冗余備份來確保整體任務(wù)成功，個別故障發(fā)動機還能在回收后仔細排查，吸取教訓(xùn)；小火箭往往沒有足夠的空間和成本來滿足類似條件，可以認為其容錯率更低，技術(shù)標準絲毫不能放松。

不過，小火箭的“小”似乎給外界“簡單”的錯覺，因此商業(yè)航天往往從小火箭“入門”，可能在不經(jīng)意間暴露出某些固有缺陷。

首先，初創(chuàng)航天企業(yè)的技術(shù)積累比較薄弱，經(jīng)驗不足，加之更強調(diào)經(jīng)濟效益，難免壓縮研發(fā)周期，精簡試驗項目，引入大量較便宜的非航天級零部件，質(zhì)保體系未必完善，都有可能放大發(fā)射失敗的風(fēng)險。即便某些小火箭使用了成熟航天供應(yīng)商的分系統(tǒng)，宣稱“繼承”可靠性，但初創(chuàng)企業(yè)未必具備出色的整合和質(zhì)控能力，無法全局性掌控火箭質(zhì)量。

其次，液體小火箭多采用兩級通用發(fā)動機設(shè)計，以便降低成本。相比可以充分試驗的火箭第一級發(fā)動機地面試車，如果想要完整地模擬第二級發(fā)動機在真空下的力、熱、振動、輻射等工作環(huán)境，有必要配備裝有引射裝置的高空試車臺。然而初創(chuàng)企業(yè)面臨資金壓力，項目周期緊張，高空試車臺這種昂貴復(fù)雜的設(shè)施往往無緣使用。

另外，商業(yè)航天新勢力的設(shè)計思路普遍激進，小火箭大膽采用新技術(shù)：比如大比例引入增材制造，加工發(fā)動機噴注器、燃燒室等核心零件，甚至包括貯箱；新型推進劑組合受到青睞，例如近年來因追求火箭回收復(fù)用而“刮起液氧甲烷風(fēng)”；新的構(gòu)型和發(fā)射方式更是屢見不鮮，比如運載器一號小火箭拋棄了“前輩”驗證過的固體動力空射路線，選擇液體動力空射方案。

“運載器一號”發(fā)射然而，新技術(shù)不可避免地帶來新風(fēng)險?！斑\載器一號”首飛就敗在液體推進劑管路的可靠性上，電子號火箭采用的電泵循環(huán)同樣曾導(dǎo)致發(fā)射失敗。

值得鼓勵 前景待觀察

上述失敗無可避免地威脅到小火箭的前途命運。尤其商業(yè)航天的行業(yè)現(xiàn)實被認為是“大投入、長周期、高風(fēng)險、中回報”，航天投資的邏輯就是基于投資-風(fēng)險-回報的模型，既然盈利風(fēng)險無可避免，再加上航天固有的高技術(shù)風(fēng)險特性，使得資本對于發(fā)射失敗的容忍性大幅下降，某次或某幾次失敗迫使創(chuàng)企破產(chǎn)可謂司空見慣。

那么商業(yè)航天大力發(fā)展五花八門的小火箭，是不是“失誤”呢？當(dāng)然不是。利用風(fēng)險資本加持開展火箭研發(fā)固然有一定的弊端，但商業(yè)航天“天生”就自帶試錯和創(chuàng)新的“基因”，風(fēng)險資本的盈利壓力更促使大量原本被雪藏或轉(zhuǎn)為技術(shù)儲備的新技術(shù)加速“落地”，在總體上是值得鼓勵的。

因此，在足夠的載荷市場需求驅(qū)動下，隨著風(fēng)險資本和商業(yè)航天的認知進一步趨向理性，必須踏實分析故障原因，避免“按下葫蘆浮起瓢”式的歸零。在自身試錯成本可接受的前提下，“邊飛邊改”和“快速迭代”是航天企業(yè)的必由之路。SpaceX公司從“獵鷹”1屢戰(zhàn)屢敗到“星艦”蓄勢待發(fā)，堪稱生動寫照。

正在進行濕彩排的“星艦”小火箭的單位發(fā)射成本未必更低，其實不一定“便宜”，但快速響應(yīng)能力、軌道選擇“自由”等優(yōu)勢仍能確保其占有部分市場。只不過，這一方面要求企業(yè)避免急功近利，對于低級錯誤暴露的體系性問題更要進行通盤梳理和回溯，爭取下一次發(fā)射成功。另一方面，小火箭表現(xiàn)出色的企業(yè)無不懷著發(fā)展大中型火箭的雄心壯志，將來小火箭運營者很可能“換一茬”，仍要“重復(fù)”類似經(jīng)歷和教訓(xùn)。

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