印度研制僅SpaceX成功進(jìn)行過飛行測試的火箭發(fā)動機(jī)

班加羅爾的一家初創(chuàng)公司正在測試印度首款全流量分級燃燒火箭發(fā)動機(jī)；這種罕見的技術(shù)此前僅有 SpaceX 的“猛禽”發(fā)動機(jī)曾成功應(yīng)用于太空飛行。

在安得拉邦一塊21.5英畝的土地上，工程師們正在將一臺火箭發(fā)動機(jī)螺栓固定到鋼制試車臺上，并將其點(diǎn)燃。這是有意為之，一次又一次。

每一次點(diǎn)火都是一個(gè)拷問：一臺完全在印度制造、從最初圖紙到最后焊接的機(jī)器，能否承受自身威力帶來的劇烈沖擊？答案將決定這個(gè)國家能否迎來其迄今最先進(jìn)的火箭。

令人意外的是提出這個(gè)問題的角色。這臺發(fā)動機(jī)屬于Astrobase Space Technologies，一家總部位于班加羅爾的初創(chuàng)公司，由前印度空間研究組織（Isro）科學(xué)家德瓦庫馬爾·塔米塞蒂和尼拉杰·坎德爾瓦爾于2024年創(chuàng)立。后者是印度理工學(xué)院孟買分校培養(yǎng)的電氣工程師，曾聯(lián)合創(chuàng)立加密貨幣交易所CoinDCX，之后將目光轉(zhuǎn)向太空。

在與印度媒體的對話中，坎德爾瓦爾表示，這項(xiàng)發(fā)動機(jī)技術(shù)在世界上排名前五。他聲稱，除美國和中國之外，沒有其他公司擁有這項(xiàng)技術(shù)。

要理解這一說法的分量，首先需要了解一個(gè)讓印度太空規(guī)劃者夜不能寐的數(shù)字。

坎德爾瓦爾指出，印度目前在軌運(yùn)行約55顆衛(wèi)星。美國有超過13000顆。中國正接近1500顆。

每一顆衛(wèi)星都在默默履行職責(zé)：將電視信號傳送到家庭、處理銀行交易、在氣旋登陸前追蹤其路徑、引導(dǎo)船舶和飛機(jī)、并保持軍事通信暢通?？驳聽柾郀枌?5對13000的差距稱為國家安全問題，其背后的算術(shù)極為簡單。

衛(wèi)星有壽命。它們會緩慢降低軌道、飄回地球并失效，這意味著每顆衛(wèi)星大約每五年就需要替換一次。如果印度希望在2035年之前擁有哪怕500顆衛(wèi)星（相比美國和。中國的數(shù)字，這只是一個(gè)適中的目標(biāo)），那么該國每年需要具備將約1000噸有效載荷送入軌道的能力。有效載荷就是火箭所攜帶的、交付給太空的貨物。

正如坎德爾瓦爾所說，發(fā)射是整個(gè)航天工業(yè)的瓶頸。其他一切——衛(wèi)星、應(yīng)用、雄心——都在它后面排隊(duì)等待。每年100噸的發(fā)射能力正是Astrobase的目標(biāo)。

Astrobase火箭的核心是一項(xiàng)名字令人望而生畏的技術(shù)：全流量分級燃燒發(fā)動機(jī)（FFSC）。這是印度首款，值得花時(shí)間理解為何工程師稱之為推進(jìn)領(lǐng)域的“圣杯”。

火箭發(fā)動機(jī)本質(zhì)上是可控爆炸。它用氧化劑（提供燃燒所需氧氣的物質(zhì)）燃燒燃料，將熾熱氣體向下噴射，從而將火箭向上推。這種推力被稱為“推力”。

難點(diǎn)在于給火焰供料。推進(jìn)劑必須以極高的壓力注入燃燒室，而為泵提供動力的過程本身也需要能量。

較簡單的發(fā)動機(jī)通過單獨(dú)燃燒少量推進(jìn)劑來驅(qū)動泵，然后廢棄廢氣，就像汽車行駛時(shí)汽油從油箱中滴落一樣。

全流量分級燃燒發(fā)動機(jī)堵住了這個(gè)泄漏點(diǎn)。每一滴燃料和每一滴氧化劑都經(jīng)過泵送系統(tǒng)，最終仍在主燃燒室中燃燒，每一絲能量都被壓榨殆盡。

結(jié)果是一臺效率極高的發(fā)動機(jī)，而在火箭技術(shù)中，效率就是一切。

坎德爾瓦爾提供了一個(gè)驚人的經(jīng)驗(yàn)法則：使發(fā)動機(jī)效率提高大約10%，火箭的有效載荷能力就可以翻倍。他說，這項(xiàng)技術(shù)難度極大，全世界只有屈指可數(shù)的幾臺此類發(fā)動機(jī)。

最著名的是SpaceX的“猛禽”發(fā)動機(jī)，它為“星艦”提供動力，也是唯一一臺飛入過太空的同類發(fā)動機(jī)。Astrobase的發(fā)動機(jī)屬于這一同樣珍稀的家族。

該發(fā)動機(jī)以液氧和甲烷為燃料，設(shè)計(jì)在真空中產(chǎn)生800千牛的推力，足以舉起大約80噸的重量。其核心部件采用3D打印制造，整個(gè)發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和集成均在內(nèi)部完成。

選擇甲烷是經(jīng)過深思熟慮的。它是溫暖印度各地廚房的天然氣的主要成分。發(fā)表在《宇航學(xué)報(bào)》上經(jīng)同行評審的研究指出，氧甲烷推進(jìn)劑對新一代實(shí)用火箭具有巨大潛力。

甲烷燃燒干凈，幾乎不留煙塵，這一特性早在20世紀(jì)80年代就已被NASA研究人員記錄在案。如果你想反復(fù)使用同一臺發(fā)動機(jī)，這一點(diǎn)極為重要，因?yàn)橐慌_積滿煙塵的發(fā)動機(jī)每次飛行后都需要徹底清洗才能恢復(fù)性能。

研究發(fā)現(xiàn)，液氧和甲烷是可重復(fù)使用、高推力火箭發(fā)動機(jī)的最佳推進(jìn)劑組合之一，原因是成本低且燃燒干凈。

印度空間研究組織正在開發(fā)的半低溫發(fā)動機(jī)以煤油為燃料，該機(jī)構(gòu)也已開始為其未來運(yùn)載火箭研制基于甲烷的推進(jìn)系統(tǒng)。

Astrobase已經(jīng)建成了其自稱的印度首個(gè)甲烷基火箭發(fā)動機(jī)測試設(shè)施，即位于安得拉邦的那片廣闊場地，點(diǎn)火試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

“熱試車”顧名思義：發(fā)動機(jī)在試車臺上滿功率點(diǎn)火，傳感器記錄其是否按預(yù)期工作。2025年9月，一個(gè)縮比版本的發(fā)動機(jī)在首次熱試車中即獲成功。

可重復(fù)使用性是另一個(gè)執(zhí)念。這位聯(lián)合創(chuàng)始人聲稱，一臺Astrobase發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是飛行超過50次。

坎德爾瓦爾直白地解釋了為什么這很重要?？芍貜?fù)使用火箭始于可重復(fù)使用發(fā)動機(jī)。他暗示，任何承諾可重復(fù)使用火箭但沒有可重復(fù)使用發(fā)動機(jī)的公司，都難以兌現(xiàn)這一承諾。

火箭本身將有兩級，即發(fā)射時(shí)依次點(diǎn)火的串聯(lián)部分。

第一級設(shè)計(jì)為返回并在發(fā)射場著陸，第二級將在發(fā)射運(yùn)營啟動后的幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)可重復(fù)使用。

該火箭的設(shè)計(jì)能力是將3噸有效載荷送入近地軌道，即距離地球約2000公里以內(nèi)的區(qū)域，大多數(shù)衛(wèi)星都運(yùn)行于此。

這一雄心得到了官方支持。2026年6月，印度航天監(jiān)管與促進(jìn)機(jī)構(gòu)IN-SPACe經(jīng)過涉及Isro和其他政府機(jī)構(gòu)專家的嚴(yán)格多階段評估，從50億盧比技術(shù)采納基金中選擇了Astrobase作為首批三個(gè)受益者之一。

坎德爾瓦爾告訴印度媒體，經(jīng)過長達(dá)一年的技術(shù)審查，該公司獲得了2500萬盧比，這是該計(jì)劃下每個(gè)項(xiàng)目允許的最大支持金額。

未來的路線圖十分激進(jìn)：2027年進(jìn)行助推器跳躍測試（火箭垂直起飛并著陸），2028年在發(fā)射臺上進(jìn)行全推力靜態(tài)點(diǎn)火，同年進(jìn)行首次軌道發(fā)射。

坎德爾瓦爾的雄心更為長遠(yuǎn)。他希望在自己有生之年，在印度打造五到七項(xiàng)尖端技術(shù)，向數(shù)百萬印度年輕人證明，地球上最先進(jìn)的機(jī)器可以在他們的祖國制造。

目前正在安得拉邦轟鳴的發(fā)動機(jī)預(yù)計(jì)將成為第一個(gè)證明。