蔣鵬飛：固體火箭為什么不如液體火箭普及

全球的火箭發射市場上不僅有固體火箭，還有液體火箭，很多人看起來不過是燃料不同，但這兩種火箭的背后是完全不同的工程邏輯。固體火箭并不是落后的產物，航天強國的彈道導彈幾乎清一色是固(圖片來源：互聯網)體燃料，可靠性沒有任何問題。但問題是，可靠并不等于適合商業發射市場。在低軌星座大規模組網的今天，固體火箭面臨的是三道過不去的坎，不是技術不成熟，而是物理特性本身就決定了它的商業上限。

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?固體燃料點燃就停不下來

液體火箭的發動機有閥門，可以控制燃料流量，能隨時調節推力，甚至在飛行途中多次啟動。這個能力決定了它可以精確操作：到了第一個軌道高度，停下來把一批衛星放出去，再點火爬升，到第二個高度再放一批。整個過程像大巴車，每一站都能精準停靠。但是固體燃料一旦點燃，就只有一個狀態：從頭燒到底。中途沒有閥門，沒有節流，沒有關機，沒有再次點火。這不是設計缺陷，是固體燃料的化學原理決定的。

這個特性在低軌星座組網場景里帶來了直接的后果，如果要把幾十顆衛星精準送入不同傾角、不同高度的軌道編隊，固體火箭基本只能一次性把衛星全部彈射出去，后續的軌道調整全靠衛星自己消耗推進劑。每一次衛星自己調軌，都在消耗它有限的燃料儲備，這將直接縮短衛星的工作壽命，千帆星座、國網星座這類動輒上萬顆衛星的項目，每一顆衛星多用一克燃料調軌，乘以幾千顆，損耗就變得不可忽視。

?固體火箭的成本有一道無法突破的下限

發動機殼體每次發射都是消耗品，這是固體火箭成本結構里最根本的約束。液體火箭的一級箭體通過垂直回收可以復用幾十次，硬件成本被大幅攤薄。藍箭航天的朱雀三號設計目標就是一級復用，2025年12月的首飛已經驗證了再入制導精度，下一步是解決著陸點火的發動機推力失衡問題。目前獵鷹9號的單枚助推器最高復用記錄超過20次，每次復用都在攤薄原始制造成本。固體燃料的推進劑一旦固化成型，就是不可分離的整體，無法像液體推進劑那樣只補充燃料、留住箭體。

固體燃料的比沖也低于主流液體推進劑，比沖是衡量燃料效率的核心指標，可以理解為每公斤燃料能產生多少推力持續時間。固體燃料比沖普遍在260秒至290秒范圍內，液氧甲烷可以達到350秒以上，液氧液氫更高。同樣起飛重量的火箭，固體版本能送上去的有效載荷要小得多，同時運力小、不能回收，平攤到每公斤衛星的發射單價就居高不下。

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?力箭一號和引力一號自己的位置

固體火箭在商業航天里沒有被火箭公司丟棄，是因為它有液體火箭無法替代的場景，固體火箭發射準備時間極短，不需要低溫推進劑的加注系統，設備簡單，可以快速響應。比如中科宇航的力箭一號是四級全固體運載火箭，太陽同步軌道運力1.5噸，已連續多次成功發射。根據中科宇航官方信息，力箭一號發射準備周期最短可以壓縮到數天，這在液體火箭里幾乎不可能實現。還有科研院所和高校的衛星往往等不了液體火箭的排期，遙感應急觀測也需要隨時能出發的發射能力，力箭一號在這個場景里有真實需求，所以固體火箭還是有自己的市場。

東方空間的引力一號卻走的是另一條路，根據東方空間2024年1月的公開數據，引力一號是全固體捆綁式三級半構型，近地軌道運力6.5噸，起飛推力600噸，起飛重量405噸，2024年1月11日在山東海陽附近海域完成首次海上發射，成為目前全球運力最大的全固體運載火箭，也是中國首型民商捆綁式火箭。這個運力水平足以支持百公斤級衛星一箭30星以上的發射任務，直接瞄準低軌遙感衛星的批量組網需求。東方空間的思路是在液體可回收火箭常態化之前，用固體路線的快速交付能力先把客戶合同簽下來，先在市場上站穩。

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?固體和液體的分工邊界正在變得清晰

東方空間很明白自己在做什么，他們在研制引力一號的同時也在研發引力二號，一款中大型可回收液體火箭，目標運力15至20噸，支持復用20次以上。用固體快速進入市場，再用液體建立長期競爭力，這是東方空間給出的答案。引力一號的戰略價值在于它是窗口期的產品，不是終態。

固體和液體在國內商業航天里不是競爭關系，是互補關系，液體火箭負責大規模星座組網的批量發射和成本壓縮，固體火箭負責快速響應、應急補網、小批量專項任務。這個分工在可回收液體火箭完全成熟之前會長期存在，固體火箭不會被淘汰，但它的天花板是清楚的。真正決定商業航天下一個十年格局的，是誰先把可回收液體火箭的成本壓到合理水平，并且保持高頻次穩定運營。

作者簡介：蔣鵬飛，人民一號衛星與星云星座總設計師，高級工程師，北京神飛航天應用技術研究院副院長，二十年商業航天一線研發，“蔣院長講航天”科普新媒體矩陣主理人，著有航天科幻文學《你好人類：逆光行動》、同名改編少兒科幻短劇《逆光行動》，在人民日報、財聯社、抖音、視頻號等20個平臺開設欄目，年累計觸達受眾超1億人次。

編輯：航天知識局　　審校：張麗