比如 …… 火箭，一定要回收復用？
北京時間 2021 年 11 月 20 日星期六下午 2 點 16
分，一個可能很多人都沒聽說過的美國公司邁出了歷史性一步。民營航天企業 Astra 在阿拉斯加使用 Rocket 3.3
火箭成功實施了首次入軌發射，成為自 SpaceX 起全球第 6 家達到這一里程碑的新興民營企業。
截圖自微博網友 @Vony7 轉發的直播信號
Astra 火箭（此前資料圖）
如果只看火箭本身的運力，Astra 火箭在全球運載火箭中只處於下游水平。它能夠將 100
千克左右載荷送入幾百公里的近地軌道（未來版本會提升至 200 千克以上）。我國任意一款現役或者退役運載火箭，在 Rocket 3.3
面前都是大力士。並且，Astra 以往發射記錄並不理想。此前已經進行過的 5 次發射（2 次亞軌道 +3
次入軌）全部以失敗告終！
在 Astra 歷次失敗中，第 5
次給人留下最深印象。火箭點火后，一台發動機故障，推力失衡使得火箭立刻傾倒，但姿控系統隨即響應，成功將火箭恢復直立狀態，只是由於總推力不足無法上升，只能平漂。Astra
也因此收穫了別稱 “SpaceY”，與火箭往上飛的 SpaceX 相呼應。
但就是這樣一款平庸且多次失利的火箭，早在今年初就已經贏得超過 50 次發射訂單，其中包括 DARPA（美國國防高級研究計劃局）”
官方欽點 ” 的任務，接單速度是火箭實驗室、維珍軌道等同賽道友商的兩三倍；而 Astra
也成功實現了借殼上市，在全球民營航天企業中搶得先手。
為什麼一家公司能在發射記錄不太理想的情況下依然斬獲大量訂單？
今天咱就簡單聊聊 Astra 特色的 ” 反馬斯克 ” 的發展路線，以及對我國企業的借鑒意義。
01
復用？複合材料？3D 列印？
No！我只要便宜、一年打 300 發！
與多數民營航天喜歡搗鼓酷炫概念截然相反，在 Astra 的工廠里，人們看到的是最成熟、最簡單的技術和方法。
例如，火箭主要原材料是汽車和民航已廣泛使用的鋁合金；負責加工的是傳統機床和工裝；測發設備極度簡化，發射場半年建好，其全部設備可以打包裝進
4 個集裝箱運輸，現場操作只需 5 人；公司資金專註於核心業務，甚至成立好些年了都沒開設官網 …… 以及可能最 ” 離經叛道 ”
的一點，火箭根本不考慮回收復用。
Astra 略顯簡陋的生產和辦公區
Astra 之所以這麼做，是為了實現極低成本、極高產量以及靈活交付的目標，意圖打造
“公交式價格、滴滴式個性服務”
新航天場景。此外，由於火箭價格低，公司、投資人和客戶三方也更能忍受產品初期的試錯和迭代（潛台詞：失敗 5 次不算個事）。
成本上，目前單枚 Astra 火箭的價格已經低至 200 萬美元。以載荷 100 公斤計算，每公斤售價 2
萬美元。這個價位在美國小型火箭當中已經非常實惠。公司計劃是未來將火箭運力提升到 200 公斤以上，而價格壓縮至 100
萬美元，約合每公斤 5000 美元（3.5 萬人民幣），這將與 SpaceX 的獵鷹 9
號火箭相當，代表了目前全球最佳成本控制水平，領先其它小型火箭製造商一個數量級！
Astra 不單在製造環節拚命控制支出，在產能上也胃口大開，以期依靠規模效應來進一步攤薄成本。公司目前每 2
個月出產一枚火箭，到 2025
年計劃每天發射一枚！值得一提的是，這個數字不僅取決於工廠產能，也受限於發射場周轉，後者正是
Astra 儘力簡化測發設備和流程的原因。Astra
計劃在包括友好國家在內的全球十餘個地點建立發射場以提高任務頻率，甚至貼近客戶臨時建場 –
反正人員和設備都可以輕鬆塞進飛機里周轉，時間和經濟成本都高不到哪去。
Astra 只需 5 人就能運作的簡易發射場
公司管理層相信，憑藉隨時可用的白菜價服務，Astra 是數量巨大但資金有限的微小衛星所有者最青睞的對象 –
既無需選擇雖然便宜但班次有限的馬斯克獵鷹 9 號拼車服務，也不必被雖然時間靈活但價格高昂的其它小型火箭狠 ” 宰 ”
一刀；甚至很多原本沒打算應用太空資源的機構和個人，在看到 Astra 報價和服務之後也將萌生髮射衛星的想法。所謂把蛋糕做大。
現在大餅畫完了，產品也終於完整驗證了一次，那麼 Astra 商業上會成功嗎？我們國家有沒有可能借鑒其做法？
02
不復用，可能真是個選項
火箭回收時需要額外耗費燃料用於返回機動，因此火箭復用時的運力小於不復用時。以獵鷹 9 號為例，不復用時低軌載荷高達 22
噸以上，一子級復用時減少到 15 – 19 噸不等（不同材料說法有差異，馬斯克本人介紹為 15 噸左右）。
復用與否的關鍵，在於放棄部分運力之後，是失去的收益更多，還是節約的成本更多。這個問題的答案是因火箭和市場而異的。而
Astra 選擇的是 ” 反馬斯克 ” 路線 – 不回收。
以下是基於 2020 年全球發射數據製成的表格。可見獵鷹 9 號即便回收一子級，其運力依舊足夠覆蓋 99%
的單個航天器，因此基本無需考慮 ” 因復用導致無力執行某個任務 ” 的問題，只需考慮盡量通過復用降低成本。但表上同樣可見，Astra
之類運力只有幾百千克的小型火箭卻有可能把運力全部銷售出去，這時充分利用運力掙錢比復用省錢更划算。
上面的想法可以通過計算證明。這裡略去詳細過程，只展示最終計算結果。下圖為基於獵鷹 9 號繪製的 ” 划算圖 “，以回收時收入降低
0-30%、成本節省 50%、每次發射利潤 10% 為參數繪製，可見火箭完全處於 ” 回收划算區間 “。
而對於小型火箭，參數會發生兩方面變化：一是小型火箭箭體重量佔比較大，復用對運力的影響更大，回收時收入可能會降低多達
50%；二是小火箭復用成本降低幅度不如獵鷹 9 號，可能只有
30%。以上兩點帶來的影響是分界線移向右下角，而火箭性能區間卻移向左上角，這使得火箭完全可能進入 ” 一次性使用更划算 ”
區間。
03
密集發射，或許受我國國情限制
除了 ” 不回收 ” 以外，Astra 火箭的另一大特點是高密度發射，而這與美國得天獨厚的地理環境密不可分。
美國本土無論東西海岸都直接面向廣闊無垠的大洋，無論是向東飛行的低軌 / 地球同步軌道衛星，還是向西南 /
西北飛行的太陽同步軌道，都能輕易找到合適場址實施發射而不必太擔心對地面造成影響，以至於 Astra
的管理層都表態無需租用卡角之類政府所有的大型基地以節約成本；除此以外，美國還有廣袤的阿拉斯加和星羅棋布的太平洋島嶼可供使用，甚至歐洲、非洲、大洋洲、拉美等地的友好國家也可提供場地。Astra
輕量化保障、多點布局、輪流發射的構想，具備一定合理性。
但中國大陸完全被陸地鄰國和海上的島鏈包圍，基於國家政策、境內外地面和航空安全、對外關係等因素考慮，理想發射場址和發射時機比較有限。民營企業即便工廠產能豐沛，也不易提升發射頻率。
由地圖可見，無論美國本土還是阿拉斯加、夏威夷等太平洋島嶼都直接面對開闊水域，發射場址和發射機會非常充沛，而我國大陸地區被鄰國和島鏈包圍，實施航天發射的限制較多
除了地理限制以外，審批流程、發射場管理模式、製造加工資質（固體火箭須由國有工廠代工）等其它因素也在限制民營火箭的發射頻率。Astra
模式在國內面臨的挑戰是全面的。
Astra 火箭從太空傳回的畫面。這是之前的一次亞軌道飛行，沒有將載荷送入環繞地球的軌道
04
以科學態度看待降低製造成本的方法
Astra 還值得一提的操作，就是拒絕 3D 列印、複合材料等先進技術，只以最傳統的材料來製造火箭。
公司具體的決策過程我們不得而知，但在工業界普遍進行技術迭代的大背景下，” 回歸傳統 ”
能否起到節流增效的作用，筆者認為還需要質疑和觀察，我國的公司須要結合國情進行測算，不必人云亦云。
但可以肯定的一點是，以 SpaceX 為代表的美國公司確實已經在製造成本控制方面取得了巨大進步，獵鷹 9
號使用的梅林發動機單台價格已經控制在 100
萬美元以內。這裡額外插入個有意思的現象：火箭復用的原始原因是發動機過於貴重，應多次使用攤薄成本。而如今發動機價格持續下降，火箭復用的重要性也不斷降低
– 以後，還需要復用嗎？航天技術就是這樣在矛盾與統一中不斷發展。
特寫：Astra 火箭起飛
05
小結：Astra 會成為中國公司榜樣嗎？
隨著火箭發射成功，業務逐漸進入正規，Astra
為商業航天展示了一種有別於馬斯克的可能性，這是好事，一個行業可行路線越多，就越有生命力。
但對於同樣在商業航天中探索的我國企業特別民營公司，Astra 模式可以借鑒嗎？
筆者的觀點是，可部分借鑒，但無法全盤照搬。
Astra 所做的探索，最有意義的部分莫過於嘗試證明
“只要火箭裝得滿，不復用比復用更划算“。考慮到我們國家商業火箭都是中小型火箭，這個目標具有重要現實意義。據行業數據，目前我國很多發射任務都有運力富餘，甚至有效載荷還不到最大載荷的一半，上面的思路大有可為。除此以外，Astra
將成本壓縮到極限、主打靈活個性化發射的策略，也都可以為我國企業所學習借鑒。但是，受限於自然地理條件以及產業結構，我國企業並不易於獲得
Astra” 一年幾百發 ” 的機會，” 規模效應 ” 的優勢難以體現。
鑒於此，Astra
模式在我國可能不會以單獨企業的形式出現，而是以中大型火箭製造商附屬產品的方式誕生。即企業基於中大型火箭的成熟技術，打造一款可以共享地面設施的低成本小型火箭（例如取用大型火箭的單台發動機推動小型火箭）。這款火箭具備
Astra 的服務優點：靈活、快速，同時通過借鑒成熟技術來盡量控制成本，而不必仰仗於規模效應。
航天是只有幾十年歷史的年輕領域，從商業模式到技術路線都還存在大量未知空間。相信隨著探索的深入，人類必將發現更多通天大道。
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