有效降低火箭成本的三种途径是什么？

你好，关于有效降低火箭成本的三种途径，在《商业航天行业分析：关注火箭最新进展》中有提及，具体信息可以查找原报告了解。

1.途径一：火箭回收与重复使用

运载工具的一次性使用是航天发射成本高昂的重要原因之一，火箭回收与重复使用有望将 发射成本降至三分之一。在搭载有效载荷飞行并最终把有效载荷送入预定轨道的过程中， 运载火箭各子级按时序分离、报废。可重复使用火箭通过对发动机、箭体及其它设备的垂 直回收与重复使用，能够大幅降低发射成本。SpaceX（未上市）凭借技术突破，自研掌 握了火箭回收技术等关键技术，于 2015 年 12 月成功回收“猎鹰 9 号”一级火箭，将“猎 鹰 9 号”发射费用降至每千克 0.62 亿美元，约为同类型运载火箭发射价格的 30%，竞争 优势明显。

运载火箭实现可重复使用需要在火箭完成使命后，使其安全返回地面才能在检修后再次投 入使用。因此，回收方式对可重复使用运载火箭的设计至关重要，可分为伞降回收、垂直 回收及带翼飞回三种。

商业发射注重低成本，海上回收更适合。火箭一子级陆地回收与海上回收均会造成运载能 力损失，但影响程度不同。通过简化测算，陆上回收将使火箭运载能力损失 50%左右，而 海上回收将使火箭运载能力损失 15%左右。这主要是因为海上回收时，可根据入轨点高度、 飞行轨迹等在发射弹道沿线选择海上浮动平台的停泊位置，这样一子级在返回着陆过程中 无需进行大范围横向机动，减少对箭上回收预留燃料的需求量，对运载能力影响较小。与 陆地回收相比，海上平台周边空旷，便于安全控制，减少损失。考虑商业发射低成本的重 要性，我们认为，海上回收相比陆地回收有助于节省燃料，运载能力损失较少，更加契合 商业发射需求。

海上回收难度大，需克服技术难关。相比于陆地回收，海上平台火箭回收的要求要高得多。 海上平台区域有限、随海水上下颠簸，对火箭降落时的姿态和位置控制有极高的要求，为 确保海上平台停留在预定位置上，需在海上平台上增加推力引擎，另外潜在的风暴、海浪 等将对回收造成威胁，风险增大，海上回收一直是众多民营企业有待攻克的技术难关。早 在 2015 年 1 月，SpaceX（未上市）就开始着手海上平台火箭回收实验，但头三次都以失 败告终。第一次单纯为了测试，没有准备海上平台，让火箭直接掉到了海里；第二次使用 了海上平台但火箭直接倾覆后爆炸在平台上；第三次直接在空中爆炸。2016 年 4 月， SpaceX“猎鹰 9”运载火箭首次实现海上平台一子级垂直回收，具有重大里程碑意义。

2.途径二：垂直整合产业链与自主研发核心技术

通过垂直整合产业链强化对产业链的自主可控能力。SpaceX（未上市）很早就通过收购 等方式进行产业布局，并逐渐具备了集卫星和火箭制造、地面站建设、火箭发射和回收、 卫星运营和服务于一身的完整产业链。航天供应链是复杂性水平最高的供应链之一，不同 于洛马（LMT US）和波音（BA US）公司必须与 12,000 家供应商合作才能制造火箭， SpaceX 秉持“自给自足”的原则，推行自主化的生产模式。在制造方面，拥有年产 40 枚 “猎鹰 9”火箭的能力，箭上产品的自产率高达 80%，既充分利用搅拌摩擦焊等成熟的工 业技术生产贮箱，也利用 3D 打印等新型技术生产阀门；在测试方面，拥有 242 公顷的推 进及结构测试试验厂房，可以随时进行测试，不需要租用测试设施；在发射场方面，除现 有的三个发射工位外，还在美国境内寻求其他的用于商业航天的发射场，不单纯依赖空军 发射场，以实现发射任务的快速周转。

采用纵向整合、高度集成的设计模式。SpaceX 打破了以往发动机、电子设备、导航系统、 地面支持设备等分系统由不同研制单位分别承担的模式，采用了纵向整合、高度集成的研 发设计模式，，对内缩减管理层级、对外减少产品外包。通过搭建了一个完整的设计平台， 优化了设计流程，设计与生产无缝对接，计划管理、工程研发和制造生产人员协同工作， 有效缩短生产供应链，保证研发团队工作效率，降低了组织管理成本。

坚持自主研发核心技术，有利于降低火箭成本。SpaceX 独自承担火箭 70%以上设备的设 计研发、生产制造，凭借对关键部件和核心技术控制整条产业链，成为当今美国商业航天 领域“链主”企业。推质比约 150 的 Merlin 发动机技术、大长细比火箭制导控制技术、动 力故障监测与冗余技术、箭体海上平台垂直回收技术等均为 SpaceX 自主创新研制的成果， 使“猎鹰 9”火箭重复使用、大幅降低火箭发射成本成为可能。

3.途径三：采用通用化设计，使用市场货架产品

简化设计、平价材料替代能够降低火箭箭体结构成本。箭体结构成本约占火箭总成本的 25-30%，箭体结构是火箭的主体，将火箭各系统组合成完整的一体。箭体结构主要包括 整流罩、级间段、仪器舱、尾段等部段，而液体运载火箭箭体结构还包括推进剂贮箱、箱 间段等部段。根据《运载火箭箭体结构低成本途径及性能影响分析》，针对火箭各级贮箱 采用铝锂合金替换铝合金材料，并采用光筒壁板代替铣削网络加筋的简化设计方案进行成 本及性能分析，液体运载火箭企业可选择在火箭二三级采用铝锂合金替代铝合金材料，并 在一级采用简化设计方案，可使液体运载火箭单位运载能力的成本下降约 2.2%。

采用通用化设计，使用市场货架产品以降低火箭成本。为有效降低运载火箭制造成本，部 分企业开始采用配套产品通用化的设计，并大量采购市场货架产品，如 SpaceX（未上市） 广泛采用配套产品通用化的设计，设计者在选择零件时要尽可能寻找低成本的商业替代品， 避免使用昂贵的航天级产品。例如猎鹰系列火箭主力发动机的“灰背隼-1”喷注器就是阿 波罗登月舱发动机上的同款产品，在成本控制上独具优势。当前，SpaceX 正在利用星链 等项目作为试点，通过大量使用优惠的市场货架产品代替高昂的宇航级设备来制造火箭， 实现配件批量化生产，同时大幅提高火箭发射频率，通过规模效应不断摊薄火箭成本。

注重对通用成熟技术的应用，也可降低火箭成本。铝锂合金共底贮箱结构、碳纤维复合材 料夹层结构、搅拌摩擦焊先进工艺等通用成熟技术的使用，造就了低成本、高水平“猎鹰 9”运载火箭。