（报告出品方/作者：中信建投证券，任宏道）

一、 运载火箭是进入空间的主要工具，固体火箭和液体火箭各具优势

1.1 运载火箭是进入空间的主要工具，具有重大战略意义

运载火箭是进入空间的主要工具，反映国家航天技术水平。运载火箭指的是用于将人造卫星、载人飞船、 航天站或星际探测器等送入预定轨道的火箭，运载火箭是进入空间的主要工具，决定着一个国家进入空间、利 用空间和控制空间的能力，是开展空间探测、利用和开发活动的基础和前提。运载火箭是航天能力建设的核心 基础，也是国家现代科技发展水平和综合国力的重要标志。航天工程综合性极强，到目前为止，世界上能独立 研制运载火箭的国家仅有 13 个，而能够独立研制航天器的国家至少有 30 个，包括不少第三世界国家。因此， 运载火箭是衡量航天工程总体发展水平的最重要标志之一。

运载火箭的发展关乎国家政治、经济、科技等长远发展，具有重大战略意义。20 世纪六七十年代，被称为 改变历史的“阿波罗”登月工程带动了美国液体火箭技术、合成材料、无线电技术等一大批高技术工业群体的 发展，至今仍给政治、科学、技术、经济甚至精神等诸多方面带来深远影响。航天技术的发展一直在推动和改 变人类生产生活方式，有数据统计，航天技术每 1 美元的投入将换来 7~12 美元的回报，目前中国已有 2000 多 项航天技术成果应用到国民经济各个部门，投入产出比高达 1∶10。例如核磁共振和 CT、航天粉煤加压气化和 气化炉等发源于航天的技术已经在生活中得到广泛应用，有力支撑了国民经济建设发展。

全球运载火箭的发展主要经历了“争夺太空霸权”、“确保技术领先”、“实现高效可靠”等发展阶段，现已 进入“创新发展模式”阶段。1）之一阶段：1957—1981 年，全力争夺太空霸权。以政治、军事需求为核心， 从 1957 年卫星号首次发射，1961 年联盟号实现首次载人，1969 年 Saturn Ⅴ首次载人登月，运载火箭源自弹道 导弹，实现运载火箭“从无到有”。2）第二阶段：1981—2002 年，确保技术领先。20 世纪 70 年代美、苏在航 天运输领域转向发展重复使用技术，1981 年美国部分重复使用航天飞机首飞，1987 年能源号火箭首飞。同期美、 苏、欧洲运载火箭“从有到全”快速完善型谱，实现任务需求的能力全覆盖，并启动了“模块化、系列化”的 新运载火箭研制。3）第三阶段：2002—2015 年 ，Atlas Ⅴ、Delta Ⅳ、Ariane Ⅴ系列火箭逐步成为进入空间 主力，实现高可靠、高任务适应进入空间，完成了“从全到优”的跨越，未能按研制要求大幅降低发射费用。4） 第四阶段：2015 年至今，空间探索公司创新运载火箭发展模式，以之一性原理重塑运载火箭设计制造理念，创 新变革产品配套方式，实现了火箭一子级垂直回收并重复使用，实现了“从优到卓越”。

1.2 运载火箭主要由四部分组成，一般采用多级形式

运载火箭主要由结构系统、推进系统、制导系统和有效载荷系统四部分组成。 1）结构系统：火箭的结构系统本质上是火箭的框架和外壳，用于制造火箭的材料既要足够坚固，才能将飞 行器固定在一起，并承受发射和上升过程中施加在其上的所有动态力，还要足够轻，以帮助它逃离地球引力并 进入轨道； 2）推进系统：火箭的推进系统主要包括发动机、燃料和氧化剂存储系统以及喷管等部分，火箭发动机通过 燃烧燃料和氧化剂，产生高速喷气，从而产生反作用力推动火箭前进。推进系统将运载火箭穿过大气层送入轨 道，并允许其在太空真空中机动，火箭的绝大多数质量和内部空间由推进系统组成； 3）制导系统：火箭的制导系统由一系列传感器、机载计算机、雷达和其他导航设备组成，在引导其运动和 确定其行进方向方面发挥着至关重要的作用，它负责在发射过程中保持火箭直立，控制其在大气层中的轨迹， 并确定其在太空中的运动。俯仰、偏航和横滚等主要运动均由制导系统控制，它还控制火箭的推力，包括在飞 行器达到更大动态压力之前降低油流、关闭火箭并在适当时间重新启动火箭； 4）有效载荷系统：指运载火箭需要运输到太空的任何形式的货物/个人，是火箭发射的主要任务，有效载 荷一般在火箭的整流罩内。

运载火箭一般采用 2-4 级构型。多级火箭每一级点火飞行使得速度提高后自动脱落，速度逐级提高，而重 量逐级减轻，从而将有效载荷送入轨道。但是一般情况下，级数越多，需要的连接和分离机构越多，会增加火 箭质量并降低可靠性，而且火箭分级超过一定的次数后，对提高速度的作用就越来越不明显，所以运载火箭一 般设计为 2-4 级，有时为了进一步增加推力，芯级火箭还会捆绑助推器。

部分火箭部署上面级，可将有效载荷进一步送入预定轨道。火箭上面级又称为轨道转移飞行器，是一种由 运载火箭基础级发射进人地球轨道或准地球轨道后，进一步将有效载荷送人预定轨道或预定空间位置的飞行器， 一般具有自主飞行、多次启动、长时间在轨、多任务适应等特点，能够完成轨道转移、轨道部署等工作。上面级基本上是一枚完整的航天运载器，包括了完整的动力、制导导航控制、热控制、测控和结构等系统，与运载 火箭不同的是，上面级的主要飞行环境，是地球高层大气和宇宙空间，外界基本没有大气压，辐射环境恶劣。 与传统发射模式相比，采用基础级火箭+上面级的组合发射方式，先把上面级和卫星一起送到低轨道，然后火箭 分离，由上面级把卫星送到中、高轨工作轨道，或者其他轨道，简化了运载火箭的飞行过程，减轻了地面测控 压力。

1.3 火箭发动机是运载火箭的核心，固体火箭和液体火箭各具优势

发展火箭动力先行，火箭发动机是运载火箭的核心部分。火箭发动机技术复杂，其性能直接影响火箭的运 载能力和飞行效率，火箭发动机的成本高昂，占火箭整体成本的 30%～50%。根据火箭的飞行要求，发动机应 具备大推力、高可靠、高比冲、低成本、使用维护简单等特征。

按照推进剂物态，火箭发动机可分为固体火箭发动机和液体火箭发动机。 固体火箭发动机结构简单、可靠性高、易于储存和运输，但推力较小，难以实现多次起动。固体火箭发动 机主要由推进剂药柱、燃烧室壳体、喷管和点火装置等组成，工作时，点火装置点燃推进剂药柱，药柱燃烧转 化成热能，通过喷管膨胀喷出，产生推力。常用的推进剂有端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等，其理论比冲 一般在 250s～290 s，推进剂出厂前预先装填至燃烧室内，化学性能稳定，便于运输和长期储存，火箭整体运输 至发射场，完成测试后即可实施发射，但固体推进剂一旦被点燃，中止其燃烧极其困难，难以实现多次起动。 液体火箭发动机比冲大、推力大、可调节，但结构复杂，对推进剂的储存和运输要求较高。液体火箭发动 机主要由推力室、推进剂供应系统、阀门和调节器、发动机总装元件等组成。以常用的泵压式发动机为例，点 火装置起动点燃，给涡轮泵一个初始驱动力，涡轮泵工作将贮箱内的推进剂抽出，通过阀门的控制和调节器的调节，使推进剂以规定的流量和混合比进入推力室燃烧，然后在喷管内膨胀加速，形成高速气流排出，产生推 力。常用双组元推进剂有液氧/煤油、液氧/液氢、液氧/甲烷等，其理论比冲一般在 330s～430s，其推进剂在发 射场实施加注，准备时间较长，不能长期储存，但通过阀门开关和动作，能够实现多次起动和推力调节。

液体火箭运载能力强，可实现重复使用，是各国运载火箭发展的重点和核心，固体火箭运载能力较小，但 是在响应速度上具有显著优势，是液体火箭的有力补充。近年来，世界各航天大国纷纷提出载人登月、卫星星 座、深空探测等重大航天活动，这些任务对液体火箭发动机提出了大推力、高可靠、高性能、低成本、短周期、 可重复使用等目标要求，液体火箭比冲大、运载能力强，而且能够多次起动实现回收利用，因此成为各国发展 的重点。固体运载火箭简单可靠，发射前不需要再加注推进剂，还可长期整箭存储，同时，固体运载火箭发射 方式多样，能够快速响应，使用灵活便捷，对发射场依赖程度低，可以在陆地、海洋甚至空中发射，适用于军 事应急发射以及商业快速发射，快响应是商业航天赢得市场竞争的内在要求，因此固体火箭在星座组网和补网 中可以作为液体火箭的有力补充。

从液体火箭的燃料来看，液氧煤油技术成熟度高，液氧甲烷更适合重复使用。液体火箭不同推进剂组合常 见的有 4 种：四氧化二氮/偏二甲肼、液氧/煤油、液氧/甲烷、液氧/液氢。四氧化二氮/偏二甲肼有剧毒，新一代 运载火箭已不再使用；液氧煤油稳定性较好且易于储存，能量密度高于液氧甲烷，技术成熟度较高；液氧甲烷 成本较低，不易结焦积碳且比冲较高，可重复使用次数多，更适用于低成本可重复使用运载火箭，也更加适用 于未来的深空探测，如火星探测；液氧液氢比冲更大，但是稳定性差。从近几年的工程实践上看，液氧煤油主 要用于基础级动力，液氧甲烷主要用于重复使用动力，液氢液氧主要用于末级动力。

二、 商业航天的发展引爆火箭市场需求，星座建设、载人航天、深空 探测等航天活动带动运载火箭市场规模高增

2.1 世界巨型星座建设如火如荼，载人航天、深空探测等活动开展火热

世界航天产业向商业化方向发展，商业航天需求成为运载火箭新一轮发展浪潮的主要驱动力。商业航天是 在国家相关法律法规指导下，利用社会化资本、遵循市场机制而开展的航天活动，是对由国家投资主导的 *** 航天的重要补充，可以有力提升资源配置效率效益，支撑航天技术长远发展。根据 BRYCE TECH，2022 年全球 共开展 186 次航天发射，其中 100 次是商业发射，占比达到 53.76%。

低轨星座优势明显，遥感、通信等卫星星座开始广泛采取大规模低轨星座模式，世界各大低轨卫星星座建 设如火如荼。低轨大型星座通过大量有序运行在低地球轨道的低成本、小型化、智能化卫星相互协作，形成“规 模优势”，实现传统卫星所不具备的优点，主要包括：重访频率高、传输延时小、数据实时性强；单一节点失效 对整体功能性能影响很小，整体可靠性高、系统生存能力强；卫星数量大、批量生产成本相对低廉。基于上述 优点，低轨高密度大型星座在天基互联网、遥感监控、战时通信、预警等应用领域具有很高的应用价值和发展 潜力，全球各国已发布数量庞大的遥感、通信卫星星座计划。

航天强国积极布局载人登月、深空探测等重大航天活动。美国 NASA 制定了“Artemis”（“阿尔忒弥斯”） 计划，2024 年重返月球，并为探索火星做好准备。月球可以作为深空探测的“中转站”，前往更深更远的太空， 美国计划建立月球基地，作为前往火星或进行其他星际探索的中转站，深空探测将会极大拓展人类的活动空间， 带动科技、经济、文化发展。阿尔忒弥斯的早期任务随着强大的太空发射系统(SLS)火箭和猎户座飞船的测试和 开发接近尾声，NASA 已经具备了将人类送到月球轨道所需的基础。我国目前正在研制新一代载人飞船和月面 着陆器，新一代载人飞船可将 3 名航天员送入环月轨道并返回地球，月面着陆器可载 2 名航天员登陆月球并开 展科学探测活动，我国计划 2025 年前后发射深空探测器，对近地小行星和主带彗星进行探测，计划在未来 10年到 15 年实施火星采样返回任务，计划开展木星系及天王星等行星际探测，开展太阳探测以及太阳系边缘探测， 计划在 2030 年左右实施“觅音计划”，对太阳系外是否有适宜人类居住的行星进行探测。

未来全球点对点运输、太空旅游有望成为现实，带动航天产业高速发展。随着未来航天技术的进步和人类 生活消费水平的提升，太空活动将日益旺盛，商业航天不仅提供发射服务，还将辐射国民经济各个领域和全面 服务大众。常态航班化高超声速飞行可以大幅缩短全球点到点运输的时间，飞行可达性和乘坐舒适度将显著改 善，航天技术将对大众出行方式带来一次变革。利用航天技术可以到达大气层边缘或进入太空，为普通人提供 置身微重力环境的太空体验。俄罗斯联盟号火箭已经开展了多年的空间站旅游服务，而维珍银河、蓝色起源等 商业航天公司也在争相进入亚轨道旅游领域，提供低至 25 万美元的太空旅游体验服务。随着太空旅游的成本进 一步降低，太空产业将真正触及大众，市场规模有望迎来爆发。

2.2 航天活动带来旺盛的火箭发射需求，运载火箭市场空间广阔

星座建设、载人登月、深空探测等航天活动对运载火箭的需求高速增长，运载火箭市场空间广阔。遥感星 座一般包含几颗到几百颗卫星，通常发射到 SSO 轨道，低轨卫星互联网星座包含几十到几万颗卫星，通常发射 到 LEO 轨道。庞大数目的星座建设计划已成为运载火箭发展的主要驱动力之一，根据 precedence research，2023 年全球火箭发射市场规模将达到 164.5 亿美元，预计 2032 年达到 502.9 亿美元，CAGR 高达 13.22%。其中，卫 星载荷发射需求接近一半。从国内情况来看，国内商业航天处于市场爆发前期，“吉林一号”、“齐鲁一号”、“女 娲”、“天仙”等遥感星座，“微厘一号”和“吉利未来出行”等导航增强星座，“天启”和“天行者”等窄带通 信星座，“云遥”和“天目”等气象监测星座都开始进入建设阶段，火箭发射需求旺盛。根据头豹研究院，2023 年我国火箭市场规模将达到 112.1 亿元，预计 2027 年达到 284.2 亿元，CAGR 高达 26%，高于全球增速。

三、 运载能力和成本依然是行业主要制约因素，运载火箭向大运力、 低成本方向发展

3.1 运载能力不足、运载成本高昂是全世界火箭产业面临的普遍问题

根据运载能力，NASA 将运载火箭可分为小型（LEO≤2t）、中型（LEO 2~20t）、大型（LEO 20~50t）和 重型（LEO≥50t）四类，随着近年来运载火箭运力的不断提升，北京跟踪与通信技术研究所将运载火箭重新分 类为小型、中型、大型、超大型和重型。

重型运载火箭代表了一个国家更大、更远、自主进入空间的能力。重型运载火箭是国家综合国力和航天强 国的重要标志，从 20 世纪 60 年代开始，美国和苏联 / 俄罗斯相继开展了之一代重型运载火箭的研制，包括 美国土星－5（Saturn－5）和苏联 / 俄罗斯 N－1 火箭，80 年代两国又相继研制了航天飞机和能源号（Energia） 火箭，将人类的足迹从近地轨道扩展到了月球。能源号保持运载能力最强的世界纪录，土星五号是 NASA 在阿 波罗计划和天空实验室计划两项太空计划中研制使用的大型多级液体燃料运载火箭，LEO 运载能力达到 118t， 仅次于能源号，成功将载人的“阿波罗”号宇宙飞船送上月球轨道，将“天空实验室”空间站送入了近地轨道。 目前，上述运载器均已退役。

月球距离地球约 38 万公里，实现载人飞行并登陆月球需要进入奔月轨道的全部载荷达到 50~100 吨级，随 着载人月球探测、深空探测等重大工程的实施，各国进入空间的需求快速增长。预计在 2050 年，全球进入空间 的规模将达到 13 万吨，超过当前运载能力两个数量级，因此运载能力不足是世界范围内火箭产业面临的普遍问 题。 全球火箭发射成本仍然偏高，为了实现航天的可持续发展，降低成本是必然要求。长期以来，一次性运载 火箭由于具有不可回收、小批量生产、风险高等特点，发射服务价格水平始终较高。虽然 SpaceX 的猎鹰 9 号极 大降低了火箭发射成本，但是对于旺盛的火箭发射需求市场来说，火箭发射成本仍然偏高，仍有巨大下降空间。 低成本是商业航天满足大众需求的重要特征，如何降低成本实现经济高效地进出空间将决定其是否能够更好地 提供大众化服务。若火箭发射成本进一步下降，实现航班化发射后，全球点对点运输、太空旅游将成为可能， 极大地带动太空经济的发展。

3.2 各大航天强国正在积极开展重型运载火箭的研发

为了满足载人重返月球、载人登陆火星以及地球以远深空探索需求，美国、俄罗斯 *** 以及私营公司积极 推进新一代重型运载火箭的研制，包括“航天发射系统”（SLS）、“超重 - 星舰”（Super-heavy Starship）运输系 统，以及“叶尼塞”（Yenisei）重型运载火箭，以满足未来的长期、可持续的深空探索需求。目前 SLS 的进度最 快，在 2022 年 11 月 16 日成功完成首飞，将“猎户座”（Orion）飞船送入奔月轨道。

除载人以及深空探测以外，星座建设以及更新换代也对重型运载火箭有着巨大需求。目前各国的低轨星座 计划包含上万颗卫星，而且部分卫星的设计寿命较短，更新迭代需求大，目前运载火箭的运力无法满足如此规 模的星座建设及迭代需求，因此重型运载火箭对星座建设的意义同样重大。

3.3 重复使用是降低火箭发射成本的有效手段

根据《长征八号：长征火箭系列商业化与智慧化的先行者》，纵观国际上面向商业市场的运载火箭，其降低 成本的技术手段主要体现在以下方面： 1）充分继承已有技术并尽可能实现产品化设计（模块化、系列化、组 合化）；2）优化结构设计和制造；3）降低电气系统成本；4）简化系统设计；5）整体优化；6）采用重复使用 技术；7）自主安控。 因火箭硬件成本占比高，重复使用可大幅降低火箭发射成本，同时还能明显降低火箭产能需求。根据马斯 克，火箭一级成本占比 60%，上面级占比 20%，整流罩 10%，其余 10%为推进剂，火箭硬件成本占比高，因此 可回收/复用能够有效降低火箭发射成本，同时还能减少对火箭产能的需求。 运载火箭回收模式主要包括伞降回收、升力式水平飞回、垂直起降回收三种方式。 伞降回收方式的技术方案为：在无动力状态下仅依靠气动力进行减速，降落伞凭借其较大的阻力面积而具 有较好的气动减速效果。运载火箭子级工作完毕后再入大气层，火箭上配套的降落伞在进入稠密大气层后打开， 在下降过程中依靠大气阻力进行减速，当阻力与重力一致时，匀速下降，并可选择配置翼伞进行机动，实施可 控回收。同样在着陆段，为减少着陆冲击，可选择配置缓冲气囊。

升力式水平飞回方式的技术方案为：将运载火箭外形进行较大调整，增设升力式翼型、控制舵面及着陆架 等。此类运载器可使用火箭动力垂直起飞，也可采用组合动力等能源水平起飞，本文仅讨论火箭动力垂直起飞 的情况。在返回再入大气层的过程中，火箭依靠大攻角和升力式翼型进行长距离的气动减速，并采用可控舵面 进行姿态、航迹控制，在着陆前依靠末段制导进行能量管理，最终使用着陆架进行水平着陆。

垂直起降回收方式的技术方案为：不改变运载火箭基本外形，仅增设气动舵、着陆机构等。运载火箭子级 工作完毕后进人滑行调姿态段，在再人大气层初始阶段进行动力减速，以满足飞行剖面中载荷与热环境的约束， 之后依靠气动力进行减速，着陆阶段采用主动力进行减速与调整，最后依靠箭上或地面设备进行缓冲，完成回 收。

伞降回收成本低，技术成熟度高，但难以精确控制落点，升力式水平飞回需要对火箭进行复杂气动外形设 计，影响效率，着陆适应性差，但水平回收的机动性更强，可以实现较大范围的自主机动，在特殊场合能发挥 更大的作用。垂直起降落点精度高，但运载损失较大。相比于火箭的其他回收形式，火箭采用垂直回收的方式 对地面场地及保障要求更低、对火箭运载效率影响更小、火箭回收技术可行性更加可靠和稳定，商业应用价值 更高，是当前火箭回收的最主流方式。

可复用火箭需要综合考虑全寿命周期成本，其研制费用、制造费用、回收费和维护维修费高于一次性火箭， 发射场费用与一次性火箭相当。全寿命周期成本不仅仅包括研制费、制造费和发射场费用，还包括回收费和维护维修费。由于涉及重复使用技术的攻关，重复使用航天运载器的研制费高于一次性运载火箭。由于重复使用 航天运载器增加着陆缓冲机构、栅格舵、回收控制系统等硬件，其制造费也高于一次性运载火箭。发射场费用 主要由推进剂费用、测试、运输和发射、发射场管理和地面技术支持系统等费用构成，与一次性使用火箭相当。 回收费主要包括箭体结构的回收、运输和检查等费用。维护维修费包括主要部件的维护、修复更换费用和维修 的人工成本等。 除全寿命周期成本外，重复使用后带来的运载能力损失也需要考虑在内，在重复使用次数足够多时火箭发 射成本才会显著下降。根据《重复使用航天运载器的发展及其关键技术》，以两级中大型运载火箭为例，考虑未 来利用该火箭执行进入空间任务总规模为 1 万 t，并以其一次性使用运载能力 20 t 为基准。假设一子级重复 使用后运载能力损失 20%，两级完全重复使用后运载能力损失 40%；并综合考虑研发和制造费用的增加，以及 回收和维护维修费用的增加。分析得到：在重复使用次数很少时单位载荷发射成本并没有减少，且对于完全重 复运载器而言这种情况更显著。当重复使用次数增加，发射成本不断下降。当火箭完全重复使用且复用次数足 够多时，全箭制造成本将趋于 0，最终发射成本集中于发射场、回收费和维护维修费。因此，为最终达到大幅 降低进入空间成本的目标，同时还需努力降低发射场、回收费和维护维修费。此外，重复使用还可以降低对火 箭产能的需求，减少相关产线的建设需求，一定程度上降低火箭发射成本。

四、 美国运载火箭技术实力世界领先，SpaceX 使得差距进一步拉大

自 1957 年以来，苏联先后成功研制卫星号、东方号、联盟号、闪电号、宇宙号、旋风号、质子号、能源号 等运载火箭，形成了能力完备的运载火箭体系，支撑其在人类航天史上创造了之一颗人造地球卫星、之一艘载 人飞船、之一个月球探测器等多项世界之一。但 1991 年苏联解体后，俄罗斯年航天发射次数呈下降趋势。 目前俄罗斯主要依托进步国家航天科研生产中心、赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心两大科研生产联合体 研制火箭，前者以联盟号为主，后者以质子号、安加拉系列为主。由于经济逐渐下行，运载火箭整体更新换代 比较缓慢。为此，俄罗斯一方面积极开展国际合作：积极参加国际空间站舱段建造以及载人与货运发射任务， 为美国宇宙神系列运载火箭研制提供高性能液氧煤油发动机；另一方面俄罗斯还将退役的和根据战略武器削减 条约而裁减的战略导弹改装成隆声号、第聂伯、波浪号和静海号等火箭，投入商业发射市场。依靠运载火箭发 射价格低、性能好、可靠性高的优点，俄罗斯占据了一定国际市场。但随着美国 SpaceX 公司持续降低发射成本， 且 2010 年后俄罗斯发射事故频发，以及国际环境持续恶化，俄罗斯逐步丧失了国际发射市场。 整体来看，俄罗斯由于受经济下行和国际环境持续恶化影响，运载火箭更新换代缓慢，仍以苏联时期联盟 号、质子号为主力火箭。

欧洲是继美、俄之后第 3 个拥有卫星发射能力的地区，多国联合研制了阿里安系列运载火箭，可执行单星、 双星甚至多星的发射，确立了欧洲运载火箭在国际航天发射市场中的地位。同时，欧洲也在积极发展中小型运 载火箭，与俄罗斯合作研制联盟号 ST 运载火箭，以及意大利牵头研制的织女星小型运载火箭有效地补充了阿里 安运载火箭在中低地球轨道有效载荷发射方面的空缺。 整体而言，欧洲火箭发展坚持“少而精”的发展路线，注重经济性、实用性，但火箭具体技术方案受困于 欧洲多国利益平摊，无法实现更优，且近期受到俄乌战争等国际形势影响，航天任务和研制经费存在诸多不确 定性。

4.1 美国一次性火箭和可重复使用火箭并行发展，SpaceX 在可重复使用火箭领 域一骑绝尘

美国作为航天领域技术领先的强国，自艾森豪威尔 *** 起，每届 *** 均出台《国家航天政策》，顶层指导运 载火箭等航天领域发展，发展初期，美国运载火箭由国家战略需求单一驱动，随后国家出台航天政策鼓励商业 航天发展。依托国家政策牵引，美国具备陆、海、空基多平台发射手段，覆盖小、中、大、重等各种载荷发射 需求。在不同时期先后发展了包括大力神（Titan）系列、宇宙神（Atlas）系列、德尔他（Delta）系列、猎鹰（Falcon） 系列等多种火箭。

美国实施一次性运载火箭和可重复使用运载火箭并行的发展策略，构建了较为完整的运载火箭型谱，具有 发射方式多样、进入空间能力覆盖全面的显著特点。美国现役主力火箭运载能力可覆盖低轨 63.8t、地球同步转移轨道 26.7t。继“土星”5 和航天飞机之后，下一代主力重型运载火箭 SLS 已经首飞。在可重复使用领域，SpaceX 处于绝对领先地位。 目前，美国主力一次性运载火箭主要有“宇宙神”5 和“德尔他”4 两个系列。“宇宙神”5 系列由洛马公 司负责研制，采用通用化的设计模块，通过捆绑不同数量、不同类型的助推器，可实现 GTO 运载能力 8.9t。“德 尔他”4 系列是由波音公司负责研制的全氢氧动力火箭，通用芯级捆绑构型的“德尔他”4H 火箭可实现 LEO 运 载能力 28t，GTO 运载能力 14t，在大型运载火箭发射服务市场上占主要份额。“宇宙神”5、“德尔他”4H 执行 LEO 轨道单位载荷发射价格分别约合人民币 5.6 万元/kg 和 8 万元/kg，执行 GTO 轨道单位载荷发射服务价格分 别约合人民币 12 万元/kg 和 16 万元/kg。

整体来看，美国作为航天强国，始终致力于维持其在航天领域的世界领先地位，强大的工业、技术基础是 美国航天发展的先决条件，支撑其政策转变后商业航天快速发展。 可重复使用方面， SpaceX 公司坚持简单、低成本、高可靠性的运营模式，不断探索和实践，大幅降低了 研发周期、研发成本和发射价格，改变了传统的航天市场格局，并创造了商业发射市场单次有效载荷发射价格更低、首次回收火箭主体重新发射、现役发射能力最强的火箭等一系列成果，使得美国运载火箭的实力与其他 国家进一步拉大。 猎鹰系列运载火箭的演进可划分为 3 个周期，第 1 周期由“无”到“有”，以液氧煤油小火箭（1 台 Merlin 1A/C+1.2 m 箭体）突破运载技术；第 2 周期由“有”到“精”，以采用全液氧煤油动力的两级单芯级火箭（9 台 Merlin 1C/D+Φ3.66 m 箭体）达到传统大型捆绑火箭性能；第 3 周期由“精”到“卓越”，一子级多次垂 直回收。

目前定型的猎鹰-9（Block 5 版）是一款两级构型的运载火箭，总长 70 m，起飞质量 550 t，地球同步转移 轨道 8.3 t/6.0 t（回收），LEO 运载能力 22.8t，一、二级均使用梅林 1D 液氧/煤油发动机，一级使用 9 台梅林 1D 发动机，采用 OctaWeb 结构布局，二级使用 1 台梅林 1D 真空型发动机。梅林 1D 是在梅林 1C 基础上研发的，采用燃气发生器开式循环，最新衍生版梅林 1D 发动机海平面推力 84.5 t，真空推力 98.1 t，真空比冲 311 s， 推力可调节范围 50%～110%，具备 100 次以上可重复使用能力。

猎鹰 9 号采用垂直起降回收技术，有返场着陆和海上平台两种回收方式。回收过程主要包括水平机动寻找 着陆点、姿态调整、反推着陆等阶段。返场回收需要预留更多推进剂，对运载能力影响较大，对助推器的返回 弹道控制要求更高。海上平台面积小，易受海面风浪等不确定因素影响，对助推器落点精度要求较高，但是运 载能力损失较小。

猎鹰-9 是近年来美国发射频率更高的火箭，也是全球唯一常态化重复使用的运载火箭，在商业发射市场上 占有重要地位。2021 年猎鹰-9 单一型号入轨载荷总重 345t，占全球发射质量的 53%，SpaceX 公司 2022 年利用 3 个发射工位完成 60 次猎鹰－9（Falcon－9）火箭发射，平均每周发射超过 1 次，且全部取得成功。在 60 次发 射任务中：58 次进行一子级回收全部成功，另外 2 次因发射轨道需求以及子级复用接近上限而放弃回收；仅使 用 4 枚新制造一子级，其余 56 次发射任务均采用复用一子级；B1058 一子级突破 15 次的更大复用次数；B1062 一子级创下 21 天的最短复用间隔；一子级平均复用间隔为 94 天。上述数据不仅表明猎鹰－9 火箭的垂直起降 复用技术愈发成熟，而且也初步显现出类似航班化运营的模式，新制造的硬件越来越少、复用次数越来越多、 复用周期和间隔越来越短，检测维护投入更多。马斯克表示，计划 2024 年平均每月开展 12 次火箭发射，全年 发射次数达到 144 次。

4.2 超重-星舰在运力和成本上更进一步，在军民领域应用前景光明

根据星链 2028 年后稳定 8000 颗/年的卫星发射计划，猎鹰 -9 的运力明显不足，故而 SpaceX 研制了未 来用于远距离载人、货物运输的新一代可回收火箭——超重-星舰。超重-星舰（SuperHeavy-Starship）是太空探 索公司（SpaceX）在 2016 年提出为“殖民火星”、“使人类成为多星球物种”等伟大远景研制的重型太空运输 系统，具备完全重复使用和超大的运载能力，可执行近地轨道、月球、火星甚至更远轨道的商业航天发射任务。 随着近年美国全球战略布局以及重返月球计划的兴起，星舰航天器被设计用于满足地面快速投送以及登月和火 星任务需求。 2021 年 4 月，NASA 宣布将利用星舰航天器作为载人月面着陆系统（Human Landing System）完成阿尔 忒弥斯 -3（Artemis III）载人登月任务，按照合同要求，星舰航天器将完成一次无人绕月飞行和一次载人登月 任务。2022 年 11 月，NASA 又与 SpaceX 公司签署了第二份登月合同，将在 2027 年利用星舰航天器实现阿 尔忒弥斯 -4 登月任务。虽然阿尔忒弥斯计划近期规划聚焦于月球南极，但其终极目标是载人火星探测，这与 星舰航天器设计初衷不谋而和，可以利用月球任务开发和测试火星任务相关技术能力。

相比猎鹰系列火箭，星舰的运载能力更大且成本更低：

在运载能力方面，经过 7 年 10 轮以上方案迭代，超重-星舰系统高约 120m，起飞总重约 5200t，起飞推力 约 7600t。一次性状态近地轨道运载能力 250t，两级重复使用状态近地轨道运载能力 150t，下行返回载荷能力 50t。基础级“超重”火箭高约 70m，直径 9m，推进剂加注量为 3400t，安装 33 台“猛禽”液氧甲烷发动机； 星舰高 50m，直径 9m，设 6 台“猛禽”液氧甲烷发动机，3 台海平面型和 3 台真空型。 在成本方面，SpaceX 已把航天运输的成本降低了 90%，最终目标是降低为原来的 1%。降成本主要通过两 个方面实现，一是可重复回收液体火箭可以将原来单次使用的火箭发动机及一子级贮箱重复使用次数提高到数 十次，且随着技术的进步，重复使用次数也会随之增加，同时重复使用也会缩短生产周期；二是星舰本体采用 更加低廉的不锈钢材料，这与传统航天行业对材料体系的认知是矛盾的，这主要和运载能力充足有直接关系， 而我国目前运载火箭的材料主要以铝合金、碳纤维复合材料、蜂窝夹芯结构等高成本材料为主。

超重和星舰采用的“猛禽”液氧甲烷发动机，为世界上之一型工程应用的闭式全流量分级燃烧循环发动机， 具备高性能、推力室燃烧稳定性好、密封相容性好的特点，但总体布局复杂，推力室冷却难度大。“猛禽”发动 机一直在进行技术改进，燃烧室室压从 25MPa 提升到了 30MPa；推力由 185t 提升到 230t（真空 258t）；发动 机质量由 2t 降低为 1.6t。

超重-星舰系统完全可重复使用，其采用独特的返回飞行模式：超重返回类似猎鹰 9 模式，返回发射台机 械臂捕获回收；星舰返回采用航天飞机+类似一子级垂直着陆返回相结合模式，返回发射台由机械臂捕获回收。 超重助推器的回收借助发射回收塔来实现，助推器垂直降落到一定高度后，将顶部的 4 个栅格舵锁定为水平位 置，助推器通过发动机的摆动和推力调节靠近发射塔，达到悬停状态后，机械臂展开接触锁定的栅格舵，将助 推器吊挂在捕获塔上，随后机械臂移动将助推器放到发射架上，实现快速复用。星舰飞船的回收过程采用“腹 部拍水式俯冲”倾斜下降，通过发动机的反推力矩逐渐摆正姿态，着陆前达到垂直状态。

星舰的功能与任务覆盖了目前近地、高轨、深空、载人等近乎全部的航天运输任务，应用范围主要由 1h 全球抵达运输、天地往返运输和空间转移运输等三类系统组成，具有重复使用、智能化等技术特征。

（1） 洲际战略投送

2021 年 5 月美国空军公布在 2022 财年的科学与技术战略中将提供 4790 万美元给 SpaceX 星舰项目，用以 实现一小时内全球点对点 100t 有效载荷战略投送的预先研究工作。美国空军全球一小时投送的概念来源于 SpaceX 公司对于星舰的主要功能定位之一：地球上城市间的点对点航班洲际运输的设想。在其设想中，地球上 最远距离的两个城市，在空中飞行的时间不会超过一个小时。

（2） 轨道运输

民用方面，星舰可用于星座组网发射、超大型卫星发射、空间站建设和补给以及回收/维修卫星。星舰可以 一次性发射 400 颗星链卫星，相比于猎鹰 9 一次 60 颗的发射能力，将极大提升星链项目组建效率；星舰超 大的整流罩容积和运载能力，为研制和发射超大型卫星提供了可能，这类超大型综合卫星，是未来在轨加注、 轨道服务、轨道清理及其他综合技术的基础，有较大的发展前途；星舰的整流罩容积、直径和运载能力，极为 适合发射大型的空间站舱段，由于其上行和下行能力较强，可为空间站进行低成本的高效补给，为空间站的科 研设备和生活提供更有力的支撑；星舰可以从轨道带载荷回地球，类似航天飞机曾经抓捕卫星回地球修理后再 发射，或直接在轨道上对卫星进行维修或加注，对于一些高价值卫星有不小的吸引力，未来卫星的应用模式也 可能会随之发生变化。

军用方面，星舰可用于发射大型军事卫星、发射大型武器平台、空间操作载荷平台本身以及空间战略武器 平台。星舰的超大运载能力和整流罩空间，可以发射大型的军事卫星，将目前的侦察、预警等分散功能卫星集 中起来，更有效提升反应和作战效能，对于提升改善全球导弹防御系统有较好的效果；空间攻防武器的能力， 极大依赖于载荷平台的在轨、变轨机动能力和武器载荷的大小，对平台本身的大小和重量要求较高，星舰可提 供极佳的运载能力和包络空间条件；星舰超大的体积容量和返回地球能力，存在抓捕对方卫星或空间武器回地 球的可能；利用星舰的能力和空间，携带近百吨的各类武器，再利用星舰的在轨和变轨能力，可实现全球化全 天候快速打击，在战略值班时期，星舰可以交替返回地球，相比于传统三位一体的核打击模式增加了一个新的 选择。

（3） 载人登月

目前 SpaceX 以星舰为基础的登月球先后拿下了 NASA 的 CLPS 供应商资格和 HLS 飞行测试与演示验 证任务。数艘星舰在实现载人着陆任务时具有不同的目的，但每艘星舰都基于通用的星舰设计。符合 NASA 载 人评级的星舰将首先发射到低地球轨道，与用于推进剂储存的星船对接并接受推进剂加注，随后继续飞往月球 轨道。

2023 年 4 月 20 日，星舰之一次发射升空，在发射升空 3 分钟后，于墨西哥湾上空发生非计划内的解体， 在半空中爆炸，航天器未能成功进入预定轨道。2023 年 11 月 18 日，星舰第二次发射，33 台发动机均正确启动， 星舰发射升空，然而，在一级火箭达到工作时序后，二级火箭发生故障，任务控制中心与星舰失去联系，星舰 被迫启动自毁系统。星舰将在第三次试飞中验证在轨推进剂转移项目，为探月探火等深空探测任务作准备。

4.3 SpaceX 的低成本因素：充分利用成熟技术、发展复用技术、垂直整合生产

SpaceX 的火箭的主要成本控制 *** 如下：

1）研制低成本、可重复使用、高性能发动机。为了弥补资金预算的不足，SpaceX 在设计与研发领域取得 了突破性进展，所开发的发动机具有低成本、高性能以及可重复使用的特征。在此过程中，与美国国家航空航 天局展开了业务上的合作，再一次发挥出了发动机的作用价值。历经无数次的迭代升级之后，终于研发出了梅 林 1D 液氧煤油发动机，这项技术在世界上遥遥领先，并起到了巨大的应用效果。随后，又研发出了“猛禽” 全流量分级燃烧液氧甲烷发动机，不仅有着明显的应用效果，而且技术十分先进，因此一经推出后便在全球引 起了巨大的轰动。

2）发展高可靠性、低成本的可重复使用航天器。自从 SpaceX 公司研发出“猎鹰”系列火箭之后，始终以 此为发展目标，在提高可靠性以及减少成本的同时，实现可重复使用的发展需求。

3）内部垂直整合生产。SpaceX 为了减少成本费用的支出，设计了科学健全的成本控制计划，尽量由企业 内部研发制造火箭与航天器所需的各类部件。SpaceX 打破了传统发动机、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，采用了纵向整合的高度集成的设计模式，独自承担绝大部分火箭和 飞船的设计、生产制造。正是因为采用了内部垂直整合生产方式，才可以达到成本控制的目的，同时也可以减 少外部采购带来的风险问题，尽可能地提高质量控制水平。为了能够缩短整个生产线流程，在进行产品制造时， 尽量在一条生产线上操作。除此之外，在霍桑工厂集中了大量的生产环节，能够对信息资源进行实时共享，提 高信息反馈效率，减少各个环节的成本支出。SpaceX 公司生产大约 90%的火箭部件；而对于波音公司与洛克希 德·马丁公司来说，若想制造火箭的话，则必须要与 12000 家供应商共同合作，方可实现。

4）在成熟技术基础上不断创新。SpaceX 公司在成熟空间技术的基础上，不断进行技术创新，牢牢掌握核 心技术。SpaceX 在火箭制造上采用通用化设计，实现部件的标准化、通用化，改变了火箭逐个定制的生产方式。 SpaceX 自主研发了“猎鹰”运载火箭的发动机、制导系统和低温储罐，并不断创新和更新。在梅林发动机的基 础上，不断独立设计、改进和制造火箭发动机。最新版本的梅林发动机实现了极高的工作效率，有效提高了其 承载能力；通用核心级模块并行捆绑技术采用多引擎功率冗余技术，可靠性高；通用核心级模块回收再利用技 术可以显著降低发射价格。与此同时，SpaceX 公司大量利用成熟商业技术，通过采购工业级元器件、货架产品 降低成本，并通过冗余设计和在线故障诊断等软实力提高可靠性。例如，“猎鹰”火箭使用普通 ATM 机中价值 5000 美元的计算机来取代航空航天专用计算机，极大程度地减少了成本支出；在导航与控制系统方面，则是基 于商用 Linux 操作系统实现了开发设计，采用的商用电子元件也十分完善。

五、 中国运载火箭基础良好，但运力和成本与美国有较大差距

5.1 我国由航天大国向航天强国发展，运载火箭是重要基础

我国正在由航天大国向航天强国发展。在“已经建成航天大国、进入航天强国之列”的基础上，我们的目 标是：到 2030 年，推动我国跻身世界航天强国前列；到 2045 年，推动我国全面建成世界航天强国。 1）我国要全面提升进出太空能力。瞄准高性能、低成本、远距离、快响应、智能化等方面，推动航天运输 系统技术升级与更新换代，实现“经济、机动、快速、可靠”进出太空，支撑低成本太空利用目标实现。 2）我国要全面提升利用太空能力。不断升级完善空间基础设施，打造在轨服务与维护系统，积极推动建设 下一代空间基础设施体系，形成“信息触手及、服务随心至”的服务能力，力争到 2030 年建成由高轨服务、轨 道转移和高效低成本运输三大系统组成的在轨服务与维护系统。 3）我国要全面提升探索太空能力。瞄准近地空间站长期运营、地月空间重点开发、月球以远逐步探索等重 点方向，全面提升探索太空的能力。 4）我国要实施载人登月任务，2030 年前，实现中国人首次登陆月球，实施包含嫦娥六号、七号、八号任 务在内的探月工程四期，实施火星采样返回任务。 根据《大规模低成本地月空间航天运输体系研究》，根据国际宇航科学院研究预测，结合中国相关发展规划， 预测到本世纪中叶前后进入空间与地月空间转移运输规模需求将超过万吨/年，对运载火箭的性能和产能提出了 极高要求。

5.2 我国火箭发射次数处于国际领先地位，航天科技集团是绝对主力

2018 年以来，我国航天发射次数快速提高，近年来中美火箭发射次数交替领跑。2018 年以前，中国每年的 运载火箭发射次数基本维持 20 次以下，2018 年迅速提高到近 40 次，超过美国航天发射次数，2019-2022 年， 中美航天发射次数交替领跑，遥遥领先于其他国家，2022 年中国航天发射次数为 64 次，低于美国的 87 次。 2023Q1-Q3 中国航天发射次数为 46 次，美国航天发射次数已经达到 2022 年全年的 87 次，中美差距有所拉大。

从发射单位来看，航天科技集团是我国运载火箭发射的绝对主力。2022 年中国的 64 次航天发射中，航天 科技集团发射了 54 次，占比高达 84.38%，五次 GTO 轨道任务全部由航天科技集团完成，从载荷质量来看，2022 年航天科技集团共发射载荷 193.98 吨，占载荷总质量的 98.36%。因此航天科技集团是我国运载火箭发射的绝对 主力。

5.3 我国国家队火箭谱系相对完善，但总体上存在运力不足、运载成本高的问题

长征系列运载火箭具备不同轨道发射能力，能够满足客户多样需求

我国运载火箭经过了几十年的发展，构建了以“长征”系列运载火箭为主的型谱，经历了由常温推进剂到 低温推进剂、由末级一次启动到多次启动、从串联到并联、从一箭单星到一箭多星、从载物到载人的技术跨越， 具备了发射低、中、高不同地球轨道不同类型卫星及载人飞船的能力，实现了 LEO25t、SSO9.5t、GTO14t 的 能力覆盖，入轨精度处于国际先进水平，能够满足不同用户的多种需求。 我国长征系列运载火箭由中国运载火箭技术研究院（火箭院）和上海航天技术研究院（上海航天）两大单 位抓总，20 个型号主要可以分为四代。之一代基于弹道导弹技术研制，具有明显的战略武器型号特点，解决了 我国运载火箭从无到有的问题，但其运载能力等总体性能偏低、使用维护性差、靶场测试发射周期长、采用模 拟控制系统；第二代仍然带有战略武器型号的痕迹，在之一代火箭的基础上进行了技术改进，采用有毒推进剂， 采用数字控制系统；第三代持续开展可靠性增长和技术改进，采用系统级冗余的数字控制系统，增加了三子级， 任务适应能力大大提高，或为满足载人航天任务需求，增加了故检和逃逸系统，其任务可靠性大大提高，简化 了发射场测发流程，使用维护性能得到了提高；第四代（新一代）采用无毒无污染推进剂，环境友好，采用全 箭统一总线技术和先进的电气设备，更大运载能力得到了大幅提升。20 个型号中火箭院研制的型号有 15 种。

我国上面级火箭主要有“远征”一号、“远征”一号 A、“远征”一号 S、“远征”二号和“远征”三号共 5 个型号，远征”一号上面级作为专为我国新一代“北斗”导航卫星研制的轨道转移运载器，精准执行了 15 次飞 行任务，将 4 颗“北斗”导航试验卫星和 24 颗“北斗”三号中圆轨道卫星准确送入预定轨道，为顺利完成“北 斗”三号工程组网任务贡献了重要力量。

我国新一代运载火箭采用“模块化（通用化）、系列化、组合化”的发展思路，组成了相对完备的运载火箭 整箭型谱。1）通用化是更大限度地扩大同一单元使用范围的标准化形式，即通过选定或研制具有结构和功能互 换性的通用单元并将其应用于互相独立的新研系统以满足其需求；2）系列化是根据同一类产品的发展规律和使 用需求，将其主要参数按一定数列合理安排或规划，并对其型式和结构进行规定或统一，从而有目的地指导同 类产品有序发展的标准化形式；3）组合化是重复利用通用单元（通用模块）并补充研制部分专用单元（专用模 块），拼合成满足不同需求的新功能产品的标准化形式。“三化”是降低产品研制费用和研制风险的重要选择， 是缩短研制周期、延长产品有效寿命的重要措施，是提高产品质量和使用效能的有效途径。我国新一代运载火 箭采用“三化”的发展思路，打造了小、中、大新一代运载火箭型谱。

我国现役的长征系列运载火箭主要有 CZ-2C/D/F、CZ-3A/B/C、CZ-4B/C、CZ-5/5B、CZ-6、CZ-7/7B、CZ-8、 CZ-11，高轨道的主力运载火箭是 CZ-3B，CZ-3A 和 CZ-3C 也承担了一定数量的发射任务，未来 CZ-7A 有望 成为高轨大中型有效载荷发射的主力火箭。目前低轨道的主力运载火箭依次是 CZ-2C、CZ-2D、CZ-4B 和 CZ-4C， CZ-2F 用于载人航天飞船的发射，CZ-7 目前主要承担天舟货运飞船发射任务，为空间站运送物资，CZ-6/6A 和 CZ-8 将是未来中低轨卫星发射市场的主力火箭，CZ-5/5B 将完成探月工程四期、低轨星座组网等国家重大 工程发射任务。CZ-11 作为我国新一代运载火箭中唯一一型固体型号，相较于现役以液体推进剂为动力的火箭 ， 更大的优势是发射更快速、更便捷、更灵活，可有效应对自然灾害等突发事件的应急发射需求，CZ-11 也是瞄 准“商业运载火箭”和“发射服务市场”定位来研制的火箭，适用于中小型低轨卫星，CZ-11 也是目前唯一一 款能够在陆上和海上进行发射的火箭，适用于低纬度、低倾角卫星发射，提升全球市场竞争力。

长征八号面向商业市场设计，采用一系列手段降低发射成本

长征八号是面向商业发射市场设计的运载火箭，将成为我国未来中、低轨卫星发射市场的主力火箭。以往 我国的运载火箭大多是针对某项工程任务而设计研发，但对于未来市场占比达到 70%以上的商业卫星而言，并 没有特别适合的火箭，长征八号是在此背景下研制的新一代中型运载火箭，可以为低轨星座、低倾角卫星、小 型电推进高轨卫星等提供服务，可满足大部分中大型有效载荷或多星组网的发射需求。CZ-8 采用“模块化、系 列化、组合化”设计思路，采用的成熟模块比例高达 95%，从立项到首飞仅用了 3 年时间，采用芯级捆绑 2 枚 助推器构型，芯一级和助推器采用液氧煤油为推进剂，芯二级采用液氧液氢为推进剂，CZ-8 将成为我国未来中、 低轨卫星发射市场主力火箭，为后续卫星互联网工程、新基建工程建设提供有力支撑，未来还将打造成为新技 术验证的试验平台，验证智慧化、可重复使用等新技术。

CZ-8 分为多种构型，系列化发展满足不同市场需求。分为带助推器的 CZ-8 和不带助推器的 CZ-8A 两种构 型，每种构型的火箭又分为两种配置：CZ-8/ZH 和 CZ-8/RH，分别代表组合型和融合型。其中组合型是由继承 型号的舱段组合而成，面向高附加值的卫星发射；而融合型则面向竞争更为激烈的商业卫星发射市场，为打造 低成本、高可靠、易使用的运载工具而改进设计。CZ-8 能够在文昌、酒泉两个卫星发射中心发射，年发射能力 20 发，最短测发周期 7～10 天。CZ-8 也将开展重复使用技术的前期演示验证，未来可重复使用的构型将命名为 CZ-8R。2020 年 12 月 22 日长征八号的成功首飞是发动机推力调节技术的首次工程应用，提升了运载火箭任务 适应性，推进了运载火箭重复使用技术的发展。

我国火箭发射成本处于国际之一梯队，但是运载能力和发射成本与 SpaceX 仍然差距较大

航天科技集团是我国运载火箭的主力，但是根据航天科技集团发布的《自觉增强忧患意识，加快建设航天 强国》，世界科技革命正以前所未有的速度广度深度全面推进，世界航天格局正在进行前所未有的重整重构重塑， 这给我们航天强国建设带来了前所未有的巨大困难、压力和挑战。我们面临着一方面传统模式和技术下局部差 距在不断缩小甚至超越，另一方面新兴模式和新技术下许多差距在不断扩大甚至加速扩大。对标 SpaceX，中国 航天科技集团在发展理念上、科研生产模式上、关键核心技术上、质量效率效益上存在明显差距和不足，整体 上大而不强、大而不优，这与我们在航天领域率先实现强国目标还相去甚远。

从发射成本来看，我国火箭发射成本处于国际之一梯队。根据《国内外运载火箭发射服务价格分析及启示》， 从低轨任务来看，CZ-2C/D、CZ-5B、CZ-7、CZ-8 火箭与猎鹰 9 同处于之一梯队，发射价格不高于 5 万元/kg， 价格低于“宇宙神”5、“联盟”2、“德尔他”4H；从高轨任务来看，CZ-3B、CZ-5 处于之一梯队，“质子”M、 “猎鹰”重型、“猎鹰”9、“阿里安”5 火箭处于第二梯队，单位载荷发射服务价格 6 万元~10 万元/kg，执行高 轨发射任务需要达到较高的速度增量，必须采用高比冲推进剂获得更高运载效率，我国火箭末级采用高比冲氢 氧动力，相比全液氧煤油的“猎鹰”9 具有优势。我国先后实施“长征”火箭＋美国卫星（亚洲一号、澳普图 斯、一代铱星）、“长征”火箭＋欧洲卫星（法国通信卫星）、“长征”火箭＋国产卫星和整星出口在轨交付等方 案，充分发挥了“长征”火箭的作用。 我国火箭的运载效率和低轨发射成本与 SpaceX 仍有较大差距。运载效率是投送到指定空间（通常指 LEO 轨道）的有效载荷质量与运载火箭质量的比值，可以更大程度表征运载火箭的综合性能。猎鹰重型运载效率达 到 4.5%，猎鹰 9 号运载效率 4.1%，而我国 CZ-5B 略高于 3.0%。我国火箭末级发动机推力较低，因此在执行低 轨任务时性价比上低于猎鹰 9 号运载火箭，猎鹰 9 号 LEO 运载成本不到 2 万元/kg，猎鹰重型不到 1 万元/kg。

5.4 商业火箭公司蓬勃发展，我国火箭发射成本有望持续降低

*** 航天部门建立了一套完善的技术和管理体系，确保稳步推进重大工程实施、前沿技术研究和空间科学 探索等，但由于任务影响大、可靠性要求极高等因素影响导致任务成本居高不下。随着航天产业持续壮大，面 对小批量向规模化的转型机遇和挑战，利用社会资源进行市场化配置是提高效益的重要手段。当前商业火箭、 商业卫星不断呈现新的发展形势，必然带动卫星应用等大量上下游和周边企业的进步，推动航天向产业化方向 发展。 政策推动运载火箭产业向商业化方向发展。2014 年，国务院办公厅发布了《关于创新重点领域投融资机制 鼓励社会投资的指导意见》，提出“鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设”，标志着中国航天产业正式 开启高速发展的商业化新时代，正式准许民营资本进入。2015 年，《国家民用空间基础设施中长期发展规划 （2015-2025 年）》提出发挥市场配置资源的决定性作用，形成 *** 引导、部门协同、社会参与、国际合作的多 元化开放发展格局。2019 年，国防科工局、中央军委装备发展部发布《关于促进商业运载火箭规范有序发展的 通知》，鼓励商业运载火箭健康有序发展，就商业运载火箭科研、生产、试验、发射、安全和技术管控等提出要 求。2021 年，《第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》提出要建设商业航天发射场。与此同时全国各地政 府也依托自身优势产业，发布政策支持商业火箭发展。

2017 年航天科技集团副总经理在关于《中国商业航天实践与探索》的主题报告中表示，未来有望实现的目 标是：低轨每千克发射价格约 5000 美元，发射准备周期一周；地球转移轨道每千克发射价格 8000-10000 美元； 太阳同步轨道每千克发射价格 5000-6000 美元，发射准备周期 10 天。 商业航天具有灵活的运营协作机制和快速市场响应能力，能够将各个领域的先进技术成果与航天应用场景 结合，围绕市场需求进行革命性创新。因此民营火箭公司的发展有望降低火箭发射成本，缩短发射间隔，满足 商业发射市场需求。 与液体推进剂运载火箭比较，固体推进剂火箭制造工艺相对成熟，总装集成制造产线布局较易实现。因此 商业航天公司多以固体起步，逐步向液体火箭发展，核心火箭发动机也逐步从外购转向自研，并且后续型号布 局重型运载火箭以及可重复使用技术，降低火箭发射成本。

科工火箭：国内首家专业商业发射公司，“快舟”系列固体火箭快速发射优势显著

航天科工火箭技术有限公司成立于 2016 年，是中国航天科工集团有限公司和中国航天三江集团有限公司为 抢抓商业航天市场发展机遇，按照“社会化、市场化”原则成立的国内首家专业提供商业航天发射服务的国家 高新技术企业。公司主营业务为运载火箭的设计、研发、生产、销售以及航天器的研制、生产、试验、发射， 依托“快舟”固体运载火箭成熟技术，面向国际和国内承揽商业发射服务。 2013 年，航天三江开始发展商业航天。同年 9 月 25 日，航天三江研制的快舟一号固体运载火箭以一车一 箭车载机动发射方式，成功发射了快舟一号卫星。这枚火箭是世界上首个星箭一体化设计，也是我国首个具有 快速集成、快速入轨、栅格翼舵面等创新特点的小型固体运载火箭。 有了快舟一号固体运载火箭的技术积累，航天三江迅速推出升级版快舟一号甲固体运载火箭，并于 2017 年 1 月成功实施了中国商业航天的首次发射任务。快舟一号甲小型运载火箭是在快舟一号火箭基础上进行适应性 改进的一型低成本、高可靠性、通用型固体运载火箭，采用国际通用接口，可为 300kg 级及以下低轨小卫星提 供发射服务，700km SSO 运载能力 200kg，具有发射成本低、准备周期短、保障条件少和快速集成、快速入轨 等特点。快舟一号甲火箭 2019 年 12 月 7 日创造了我国同一型号运载火箭在同一发射场连续发射最快记录，两 次发射间隔不到 6 小时。

快舟十一号固体运载火箭全箭主体结构采用碳纤维复合材料，相比快舟一号甲火箭，快舟十一号火箭运载 能力提升 5 倍左右，700 公里太阳同步轨道运载能力不小于 1 吨，总体技术水平达到固体运载火箭国际先进水 平。该型火箭具有“移动测试对接、移动发射、移动云测控”等特点，能够更好地满足卫星星座大规模、高密 度、快速发射的需求。2020 年，快舟十一号首飞失利，2022 年 12 月，快舟十一号固体运载火箭复飞成功，标 志着快舟系列第二款商业火箭正式投入航天发射市场。

快舟火箭的更大特点就是制造快、发射快、入轨快，只需要一个篮球场大小的硬实地面，仅用一台笔记本 实施发射控制，一人一车即可完成发射任务。快舟火箭研发团队相继攻克了高载荷比快速发射总体技术和大推 力火箭发动机、液体姿控动力系统、大吨位车载机动发射、无依托快速测发等一系列先进技术和产品，进一步 凸显了快舟系列火箭“移动测试对接、移动发射、移动云测控”等特点，提升了快速发射能力，成功适应多样 化发射任务，为了全面对接商业航天发展的需求，火箭公司正在对未来履约模式进行深度变革创新，通过采用 “火箭大规模批产组批进场贮存+卫星进场选择合适适配器与火箭对接测试发射”的新型履约模式，有望将履约 周期缩短到 1 周。快舟火箭未来必将更好地满足卫星规模化、高密度、快速发射的需求，带动我国固体火箭及 其动力技术发展。

中国火箭：捷龙系列固体火箭已经开启商业化运营，腾龙系列液体火箭布局可重复使用技术

2016 年中国运载火箭技术研究院成立了中国长征火箭有限公司（简称“中国火箭”），创新管理模式和研制 模式，充分发挥在运载火箭研制、生产、发射领域的技术优势，通过社会资本加速技术创新，利用商业化模式 推动成果转化。 中国火箭公司是火箭院商业航天发展平台，也是火箭院商业航天领域的经营主体，负责实施新型商业火箭 公司化研制及运营，实施现役运载火箭的商业化改进研制、商业市场开发，实施商业航天、太空经济领域的重 大专项及系统级项目拓展。公司依托火箭院强大的研产优势，采用“公司化、商业化、市场化”的运营方式， 集“市场、技术、产品、资本、服务”于一体，具有独立的知识产权，致力于打造具有国际竞争力的宇航产品。

（1）捷龙一号

捷龙一号火箭采用四级固体发动机串联布局，箭体更大直径 1.2 米，总长 20 米，总重 23 吨。500 千米太阳 同步轨道运载能力不低于 200 千克；可提供直径 1.2 米/高度 1.5 米、直径 1.4 米/高度 2 米两种类型的圆柱形完 整卫星舱，力争实现年均 20 发的发射能力，着力满足微小卫星、立方星发射以及星座补网等入轨需求。 捷龙一号已经于 2019 年 8 月 17 日首飞成功，从研制到首飞不到 18 个月，成为中国航天研制周期最短的火 箭之一。捷龙一号优化发射准备流程，缩短发射准备时间，采用一车一箭方式，成熟期运抵发射场后能够实现 24 小时内快速发射；在制造上通过大规模组批生产，缩短发射服务履约周期，与用户签约后 6 个月即可出厂。 捷龙一号单发价格不超过 2500 万元，目标发射费用 2-3 万美元/公斤，作为固体小火箭，从单位成本角度， 它的成本并不具备优势。但是大火箭发射小卫星的搭载机会并不多，所以从单次专属发射的角度，捷龙一号的 单位入轨成本是世界上更低的。500 公里 SSO 轨道发射成本约为国外同规模火箭中更低报价的 60%。

（2）捷龙二号

捷龙二号火箭采用四级固体发动机串联布局，箭体更大直径 2 米，总长 21 米，总重 60 吨。500 千米太阳 同步轨道运载能力不低于 50 千克；整流罩可选用外径 1.6 米和 2 米两种构型。未来将力争实现年均 8-10 发的发 射能力。

（3）捷龙三号

捷龙三号火箭同样采用四级固体发动机串联构型，箭体更大直径 2.6 米，总长 31 米，总重 116 吨。500 千 米太阳同步轨道运载能力不低于 1.5 吨；整流罩可选用外径 2 米和 3 米两种构型，主要面向卫星星座组网。 捷龙三号具有“运载能力强、整流罩包络空间大、发射方式多样化、经济性好、发射效率高、履约周期短” 的特点。捷龙三号火箭配备海陆通用的框架式发射装置，可同时适应海上、陆地两种发射方式，是我国首次实 施海上热发射的火箭，具备“一箭 20 星”以上的多星发射能力，可将单位载荷的发射成本降低至 1 万美元/公斤，可在一周内完成星箭技术准备、实施发射，依托“东方航天港”的产业优势，打破多次分解拆装的传统测 发模式，有望将商业发射服务合同履约周期缩短至 6 个月。

（4）捷龙-S

捷龙-S 亚轨道运载器是“捷龙”系列家族里的新面孔，它是服务于临近空间科学研究的通用化、小型化、 低成本飞行试验验证平台。可为高校、科研机构、高科技企业提供临近空间飞行条件下的环境获取、气动力热 研究、新材料研究、控制和测量技术验证等研究和试验验证。

（5）腾龙系列

腾龙系列火箭是采用液体推进剂的中型运载火箭，主要承担中大型卫星和较大规模星座组网的发射服务， 单位载荷发射价格控制在 5000 美元，未来设计有可重复使用能力。

中科宇航：首家混合所有制商业火箭企业，“力箭一号”是我国更大的固体运载火箭

中科宇航成立于 2018 年 12 月，是国内首家混合所有制商业航天火箭企业，覆盖了系列化运载火箭研发、 定制化宇航发射、亚轨道太空旅游等业务范围。公司作为国家重大科研项目的成果转化平台，依托中国科学院 力学研究所和空天飞行科技中心的科研力量和资源优势，以我国宇航领域重大战略需求为导向，发挥新型举国 体制和混合所有制优势，立志成为国际一流宇航企业。公司运载火箭为“力箭系列”。

“力箭一号”运载火箭是我国当前更大的固体运载火箭，由中科院力学研究所抓总、中科宇航联合研制， 采用航天四院研制的四级固体运载火箭，起飞重量 135 吨，起飞推力 200 吨，总长 30 米，芯级直径 2.65 米， 首飞状态整流罩直径 2.65 米，500 公里太阳同步轨道运载能力 1500 公斤，具有运载能力大、入轨精度高、设 计可靠性高、响应速度快、发射效率高、保障要求低、发射成本低、使用灵活便捷、环境适应性好等一系列优 点，适用于中 / 小卫星载荷的中 / 低轨低成本快速组网发射，丰富了我国固体运载火箭发射能力谱系，为我国 运载火箭领域的技术变革作出贡献。 “力箭一号”的服务灵活多样，支持批量打包、整箭发射、拼车发射和搭载发射等多种模式。“签订合同 后 6 个月发射，发射场工作周期 7 天，同时具备年产 30 发运载火箭的能力。

中科宇航液体火箭将采用自研的“玄鸢”系列液体火箭发动机。“玄鸢一号”液体发动机选用无毒无污染的 液氧/ 煤油推进剂，采用燃气发生器循环方案，具备多次起动、大范围变工况的能力。通过成熟工业材料、标 准件及 3D 打印技术的大量应用，降低生产成本、缩短生产周期。该发动机作为小型运载火箭的一级、中型运 载火箭的二级/三级、亚轨道飞行器的主动力使用，并可满足液体火箭一级回收的需求。“玄鸢二号”液体发动 机选用无毒无污染的液氧/煤油推进剂，采用燃气发生器循环方案，具备多次起动、大范围变工况的能力。通过 成熟工业材料、标准件及 3D 打印技术的大量应用，降低生产成本、缩短生产周期。该发动机作为大、中型运 载火箭的一级、二级的主动力使用，并可满足液体火箭一级回收的需求。

蓝箭航天：领先的液体运载火箭民营企业，朱雀二号是全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭

蓝箭航天成立于 2015 年，是国内领先的航天运输系统创建及运营企业，致力于构建以中大型液氧甲烷运载 火箭为中心的“研发、制造、试验、发射”全产业链条，打造航天领域的科技综合体，为全球市场提供高性价 比、高可靠性的航天运输服务。 蓝箭航天是全国首家取得全部准入资质、唯一基于自研液体发动机实现成功入轨的民营运载火箭企业，秉 持“关键技术自主掌握、关键产品自主研制、关键过程自主可控、关键设施自主建设”的原则，公司已具备全 产业链条交付能力。 “朱雀一号”是蓝箭航天自主研发的三级运载火箭，全箭总长 19 米，箭体直径 1.35 米，起飞重量 27 吨， 起飞推力 45 吨。具备快速响应、灵活发射、技术成熟、性价比高等特点，主要面向微小卫星和立方星星座组网 等商业发射市场。2018 年 10 月 27 日，朱雀一号首飞，一二级工作正常，整流罩分离正常，三级出现异常。

朱雀二号火箭一级采用 4 台天鹊 80 吨级液氧甲烷发动机（TQ-12）并联，二级采用 1 台天鹊 80 吨级液氧甲烷发动机和 1 台天鹊 10 吨级游动液氧甲烷发动机组合而成。TQ-12A 在 TQ-12 的基础上，推力提高 9%，比 冲提高 40m/s，重量减轻 100kg，经过二次起动试车考核验证，已具备可重复使用能力。未来，朱雀二号火箭第 二级将取消主机加游机方案，取而代之的是天鹊-15A 的 80t 级可变推力泵前摆液氧甲烷发动机。

朱雀三号可重复使用液氧甲烷运载火箭是蓝箭航天运载火箭系列中的最新产品，箭体直径 4.5m，整流罩直 径 5.2m，全箭总长 76.6m，起飞质量约 660t，起飞推力约 900t。动力系统采用蓝箭航天自主研制的天鹊系列液 氧甲烷发动机，其中，一子级配置 9 台海平面推力 1000kN 的天鹊 12B（TQ-12B）发动机；二子级配置 1 台真 空推力 1183kN 的天鹊 15B（TQ-15B）真空型发动机，真空比冲为 3500m/s。考虑一子级可重复使用，整箭配备 了 4 组可展收式栅格舵作为气动操纵面，用于一子级气动减速段的姿态调整与落点控制；尾部安装着陆腿，实 现一子级回收时的垂直着陆。朱雀三号一子级设计复用次数不少于 20 次，一次性使用任务的低轨运载能力可达 21.3t，航区回收任务为 18.3t，具备一箭多星、平板堆叠卫星群打的能力，全面覆盖市场上绝大部分载荷 LEO、 SSO、GTO 等不同轨道的发射需求，投入商业化运营后将大大提升卫星互联网星座的组网效率。

星河动力：“谷神星”固体火箭连续多次发射成功，“智神星”液体火箭预计 2024 年首飞

星河动力成立于 2018 年 2 月，是国内领先的商业航天技术公司，是国家级专精特新小巨人企业、国家高新 技术企业和中关村金种子企业。公司主要为国内外航天领域客户提供高效、可靠的航天发射服务，先进的航天 装备制造，高性能产品配套，和广泛的工程、技术、安全、系统集成等领域系统化解决方案。公司核心产品包 “谷神星”系列轻小型固体运载火箭和“智神星”系列中型重复使用液体运载火箭等。 谷神星一号为星河动力自主设计的四级运载火箭，一二三级采用“光年”固体发动机，四级为先进液体上 面级，火箭直径 1.4m，全长 19m，起飞质量 30t，LEO 运载能力 400kg，700km SSO 运载能力 270kg，致力于为 低轨小卫星提供质优价廉的快捷发射服务。2020 年 11 月 7 日，谷神星一号成功首飞，将国电高科天启 11 星精 确送入预定轨道。

智神星一号为星河动力自主设计的两级液体加先进上面级可重复使用运载火箭，一二级均采用“苍穹”液 氧/煤油发动机，火箭直径 3.35m，全长 49m，起飞质量 251t，LEO 运载能力 5t，CBC 构型运载能力可达 14t， 700km SSO 运载能力 3t，面向大型星座组网等市场需求，火箭一级将采用垂直回收技术。 “苍穹”是国内首台 50 吨级变推力重复使用开式循环液氧/煤油发动机，作为“智神星”液体运载火箭第 一级（7 台）和第二级（1 台）主动力装置，是多次启动变推力燃气发生器循环液体火箭发动机。每台发动机海 平面额定推力 40 吨，更大工况海平面推力 50 吨（之一级具备 1 台“Engine-out”能力），最小工况海平面推力 10 吨（变推比 4:1），变推力工作时满足助推级垂直下降和软着陆回收要求，发动机具备多次重复使用和故障检 测与隔离能力。每台发动机重复使用次数 50 次，具备±6°摇摆能力，发动机推重比大于 120。

天兵科技：天龙二号打破世界民营液体火箭首飞失败魔咒，天龙三号性能对标猎鹰 9 号

天兵科技成立于 2015 年，是我国商业航天领域率先开展液氧煤油火箭发动机及中大型液体运载火箭研制的 国家级高新技术企业。自主研制的国内首款可重复使用液氧煤油液体运载火箭，可为卫星用户提供低成本、高 可靠的定制化发射服务，以及提供配套星箭对接、发射场协调、发射测控、保险技术支持等完整服务体系。目 前天兵科技已形成以北京火箭研发中心、西安动力研发中心郑州动力试验中心、张家港智能制造基地为代表的 “三大中心五大平台”航天智造体系和“三机两箭”的产品战略布局，力争打造全球领先的商业航天企业。 天龙二号为三级液氧煤油运载火箭，一级采用三台航天六院YF-102液氧煤油发动机，二级采用自研的TH-11 液氧煤油发动机，三级配备 TH-31 空间发动机，火箭直径 3.35m，火箭总厂 35m，起飞质量 150t，起飞推力 190t， 500km SSO 运力为 1.5t，LEO 运力为 2t，改进后可达 4t。天龙二号于 2023 年 4 月 2 日在中国酒泉卫星发射中心 成功首飞。天龙二号的成功首飞打破了全球私营航天 20 多年液体火箭首飞皆败的“世界魔咒”，开创了国际航 天和国内航天多项新纪录（我国首款不依托发射工位的液体运载火箭、我国首款采用 3D 打印高压补燃发动机 的运载火箭、我国首款实现箭体结构重复使用的运载火箭等），引领我国商业航天进入液体火箭的新时代。

未来天兵科技还将发展 TL-3H 重型液体运载火箭和 TL-3M 洲际载人飞船。TL-3H 以通用芯级并联捆绑的 技术方案，使火箭起飞推力达到 2310t,近地轨道运力可达 68t。作为可回收复用的重型液体火箭，TL-3H 一子级 和助推器都能实现可自主返回,将全面满足太空站送货，探月工程等大吨位星际场景下的运输需求。TL-3M 洲际 载人飞船在 14000km 航程，可载 100 人实现全球任意地点往返，作为一款可重复使用洲际载人飞船，它的使命 是将高高在上的航天科技真正造福大众，让火箭成为日常交通工具。

星际荣耀：首家完成火箭入轨的民营企业，“双曲线”系列火箭由固到液发展

星际荣耀成立于 2016 年 10 月，致力于研发优秀的商业运载火箭并提供系统性的发射解决方案，为全球商 业航天客户提供更高效、更优质、更具性价比的发射服务，以大幅提升人类自由进出空间的能力。公司发展前 期专注于高品质、低成本、快响应的小型智能运载火箭研发，为全球小卫星及星座客户提供一体化的商业发射 服务。 公司是国内首家成功完成运载火箭入轨发射任务的民营火箭企业，秉持“由固到液、由小到大、由天到地、 固液并举”的技术发展路径，按照“小步快跑、快速迭代、持续进化”的研制策略稳步推进，已形成了包括小 型固体运载火箭双曲线一号、小型可重复使用液体运载火箭双曲线二号、中大型可重复使用液体运载火箭双曲 线三号等在内的双曲线系列运载火箭型谱。

SQX-3 系列液体运载火箭包括 SQX-3 基本型、SQX-3A（两芯级并联）、SQX-3B(三芯级并联）三种构型， 运载能力可以满足多种载荷任务需求。除满足大规模卫星组网、中大型卫星发射任务外，还具备空间站运输以 及深空探测的能力。 SQX-3 基本型为两级串联布局，箭体直径 4.2m，全箭长度 68m，起飞质量 490t。其一子级为通用芯级，采 用 9 台焦点二号（代号“JD-2”，海平面推力 85t 级）液氧甲烷发动机并联布局，可在陆地回收场和海上回收平 台垂直着陆，具备返场回收和航线下回收能力；二级安装一台 JD-2 发动机真空版（真空推力 104t 级），能够实 现多次点火，使得载荷能够以多种飞行模式入轨，使用方式灵活。

5.5 积极布局重载火箭研制，可重复使用技术有望取得突破

2022 年 1 月，国务院新闻办公室发布《2021 中国的航天白皮书》，提出“未来五年，中国将持续提升航天 运输系统综合性能，加速实现运载火箭升级换代。推动运载火箭型谱发展，研制发射新一代载人运载火箭和大推力固体运载火箭，加快推动重型运载火箭工程研制。持续开展重复使用航天运输系统关键技术攻关和演示验 证。面向航班化发射需求，发展新型火箭发动机、组合动力、上面级等技术，拓展多样化便利进出空间能力。”

重型运载火箭和新一代载人运载火箭的研发正在稳步推进中

我国正在稳步推进重型运载火箭 CZ-9 的研发。中国百吨级重型运载火箭长征九号的论证阶段已基本完成， 进入立项后续阶段， CZ-9 基本型为三级串联构型，地月转移轨道运载能力达到 50t 以上，用于执行深空探测任 务，两级串联构型 LEO 运载能力有望达到 150t 以上，运力超过土星五号和 SLS，用于执行近地轨道大规模探 测任务。CZ-9 将采用 200 吨级液氧甲烷发动机，2023 年 5 月 12 日，发动机点火试验完成，保证后续发生器稳 定点火。 CZ-9 一子级具备重复使用能力，未来将攻克二子级轨道再入重复使用关键技术，研制具备完全重复使用能 力的重型运载火箭。CZ-9 预计 2030 年左右完成首飞，其任务覆盖面广、适应性强，既可用于空间舱段、空间 电站等近地轨道大规模发射任务，也可用于载人登月、载人火星/小行星探测、太阳系边际探测等深空探测任务。 这款火箭将使我国空间活动进入全新的大规模探测阶段，保障我国在宇宙探索和太空开发中的优势地位。

多型号火箭将采取可重复使用方案，复用技术持续取得突破

中国自 20 世纪 80 年代开始研究重复使用航天运载器技术，提出了多种构型的重复使用航天运载器方案， 主要包括升力式重复使用航天运载器和垂直起降的重复使用运载火箭。在升力式重复使用航天运载器方面，中 国整体处于并跑水平。2021 年中国首次开展了亚轨道重复使用航天运载器飞行演示验证，取得圆满成功，2022 年 8 月 26 日，由火箭院自主研制的升力式亚轨道运载器重复使用飞行试验获得圆满成功。飞行试验采用的运载 器，经健康检测维护后，在酒泉卫星发射中心再次点火垂直起飞，按照设定程序完成亚轨道飞行，平稳水平着 陆于阿拉善右旗机场，成功实现我国亚轨道运载器的首次重复使用飞行。在垂直起降的重复使用运载火箭方面， 主要利用长征火箭开展关键技术攻关，除 CZ-9、CZ-10 将具备可重复使用能力，CZ-6X 和 CZ-8R 已经立项研 制，目前与 SpaceX 差距较大。 CZ-8R 将采用集束式垂直回收方案。基于 CZ-8 现有的火箭动力系统配置，通过发动机推力适度调节和多 次点火实现垂直着陆，为长征火箭的重复使用进行关键技术的演示验证。CZ-8R 采用集束式回收方案，即助推 器和芯一级不分离一并回收，其优点是：回收效率大幅提升，用一套回收装置实现 3 个模块的回收，这些模块 的成本占火箭总成本的 70%；集束式回收使得回收对象的自重大幅增加，降低了对发动机推力调节深度的需求； 通过不同发动机的分时点火，降低了对单台发动机点火次数的需求。

CZ-6X 基于长征六号，将验证垂直起降技术，在一子级完成任务后，实现垂直返回，进而重复利用。 我国在垂直起降方面的关键技术有所突破。推力调节技术方面，长征八号遥一运载火箭在首飞中，验证了 补燃循环液氧煤油发动机的推力调节能力，推力变化通过设置在燃气发生器燃料供应路的流量调节器实现；垂 直着陆制导与控制技术方面，航天科技集团利用“孔雀”飞行器验证了基于在线轨迹规划的自主制导 *** ，同 时探索了栅格舵、姿控喷管和主发动机复合控制技术，在低空飞行实验中取得了圆满成功；重复使用机构技术 方面，依托 CZ-2C 和 CZ-4B 火箭先后搭载栅格舵系统完成了落区控制技术验证，通过 CZ-8R 运载火箭垂直 返回技术攻关，完成面向 3.35 m 直径垂直返回着陆缓冲机构研制和全面的地面系统考核验证。2023 年一季度， 中国航天科技集团有限公司六院 80 吨级可重复使用液氧甲烷发动机整机试验在六院 101 所取得圆满成功，本次 试验是发动机由方案阶段转为初样阶段的首次试验，标志着 80 吨级可重复使用液氧甲烷发动机工程研制迈上新 阶段。2023 年下半年，长征十号运载火箭衍生出的无助推构型火箭一子级可重复使用的一系列关键技术原理试 验圆满完成，标志着该型火箭一子级技术验证迈出了关键的一大步。

2021 年 7 月 23 日，深蓝航天完成了国内首次液氧煤油火箭垂直起飞和垂直降落(VTVL) 自由飞行，即被称 之为“蚱蜢跳”的运载火箭垂直回收飞行试验。2021 年 10 月 13 日，深蓝航天再次成功完成百米级 VTVL 垂直 回收飞行试验。2022 年 5 月 7 日，深蓝航天成功完成公里级 VTVL 垂直回收飞行试验，成为了全球第二家完成 液氧煤油火箭垂直回收复用全部低空工程试验的公司 (之一家为美国的 SpaceX)。下一阶段，深蓝航天将采用与 入轨火箭相同的全尺寸试验箭进行 10km、100km 高空回收试验，并计划在 2024 年在海南商业航天发射场实 现中国可回收运载火箭的首飞及回收。

5.6 航天发射场满负荷运行，正在建设海南国际商业航天发射场服务商业发射

火箭发射场地包含海陆空三类。截至目前，陆基发射技术发展较为成熟，但该种技术运营成本高，且需考 虑落区安全。海上发射方式使运载火箭打破发射场纬度的束缚，在广阔海域自由选择发射位置，一个突破口。 相比之下，海上发射成本较低，但发射难度大，难以发射重型运载火箭。空中发射更加灵活，但技术发展尚不 成熟。 航天发射场场址的选择，是发射场规划建设的基础，也是一项综合性、多学科的复杂系统工程。航天发射 场场址的选择主要以航天器、运载火箭的发射使用需求为出发点，需要考虑安全因素、位置因素、气候因素、 交通因素等因素。

我国已形成布局相对合理、设施基本完善、功能比较齐全的发射场格局。我国基本建成沿海内陆相结合、 高低纬度相结合、各种射向范围相结合的航天发射格局，已建成的发射场中既有液体火箭发射工位，又有固体 火箭发射工位，既有常温推进剂发射工位，又有低温推进剂发射工位，还有载人航天发射工位。涵盖了中低轨、 高轨及地球同步轨道等多种发射轨道，基本上满足了我国对卫星、飞船和空间探测器的发射要求。同时，我国 建立了较为完善配套的发射场软硬件系统，完善了工程建设技术体系，形成了具有中国特色的航天测试发射模 式，具备了一定的航天发射规模和能力， 目前我国已建成四大航天发射场，按投入使用时间先后排序，依次为酒泉（1970 年）、西昌（1984 年）、太 原（1988 年）和文昌（2016 年），形成了沿海内陆相结合、高低纬度相结合，各种射向范围相结合的格局。

酒泉发射场：创建最早的航天发射场，我国唯一的载人航天发射场

酒泉发射场位于中国西北部甘肃省酒泉市，北纬 40.6 度，位于戈壁滩，人烟稀少，200 千米以内基本为无 人区，安全性好；地势开阔，是天地往返运输系统理想的回收着陆场所；距海岸线远，可以充分利用已基本形 成的陆上航天测控网；气候干燥少雨，雷电日少，一年四季多晴天，容易满足发射条件，可为航天发射提供良 好的自然环境条件，每年约有 300 天可以进行发射试验。 酒泉发射场是我国创建最早的综合型导弹、卫星发射场，也是我国目前唯一的载人航天发射场，是世界三 大载人航天发射基地之一。酒泉发射场主要承担返回式卫星的发射、载人航天工程和航天员应急救生等任务。 中国之一枚地地导弹、中国之一颗人造卫星、中国之一颗返回式卫星，都从这里飞向太空。未来，酒泉发射场 还将继续承担神舟飞船的发射任务，将更多航天员送往太空，探索宇宙的奥秘。

太原发射场：通常发射太阳同步轨道卫星

太原发射场位于山西省太原市西北的高原地区，北纬 37.5 度，群山环抱、地势高峻，安全性高。特殊的经 纬度使这里成为我国近地、极地轨道卫星发射理想的场所。这里通常发射气象、资源等太阳同步轨道卫星。已 成功发射“风云”“海洋”“资源”“探测”“高分”等多个系列的国内卫星，同时还成功发射了美国、欧盟、巴 西等国家和地区的国际商业卫星。

西昌发射场：承揽卫星发射任务最多的发射场

西昌发射场位于四川省西昌市大凉山峡谷腹地，北纬 28.1 度。这里属于亚热带气候，纬度低，海拔高，地 空距离短，发射角度好；峡谷地形，年平均气温 18℃，日照达 320 天，发射窗口长，每年 10 月至次年 5 月是 更佳发射季节；交通便利，附近机场满足大型飞机起降，路网发达。 从西昌发射场起飞，可充分利用地球自转，消耗较少的燃料就能到达预定轨道。这里主要承担地球同步轨 道卫星，导航、通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。 西昌发射场是中国目前对外开放的规模更大、设备技术更先进、承揽卫星发射任务最多的新型航天器发射 场，中国探月工程中“嫦娥一号”到“嫦娥四号”月球探测器全部在西昌卫星发射场成功发射。

文昌发射场：中国首个滨海航天发射基地，海运便于发射重型运载火箭

文昌发射场位于海南省文昌市龙楼镇，北纬 19.6 度，是中国首个滨海航天发射基地。发射场以东、以南都 是广阔大海，火箭坠落的残骸不易造成意外，大大提高了火箭发射的安全性。文昌发射场还是世界上为数不多 的低纬度发射场，提高了火箭运载效率，同等条件下，如果在文昌发射场发射的话，火箭的运载能力可以提升 7%-15%左右，从而增强运载火箭的有效载荷，并且延长航天器的使用寿命，提高经济效益。此外，文昌发射场 具有天然的海上运输优势，通过海运方式避免了道路、铁路限高、限宽和弯道等诸多限制，便于运输重型运载 火箭。 文昌发射场主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射 任务。作为滨海发射场，广阔的海洋不仅为卫星发射的安全性提供了保障，也为重型火箭的运输提供了一条不 受限的通道。目前已圆满在此完成“长征七号”、“长征五号”、“长征八号”等新一代运载火箭的首飞任务，其 将在月球采样返回、载人登月等重大航天工程中发挥更大作用，且有望成为中国第二个载人航天发射场，并为 火星探测计划创造有利条件

东方航天港：首个海上发射母港，具备国内唯一海上机动发射能力

中国四大陆上发射场对应发射点纬度均大于 19°，如何高效满足倾角 19°以下、尤其是接近 0°赤道面 的低倾角低轨卫星的发射需求，成为中国发射服务业需要面对的新问题。海上发射方式使运载火箭打破发射场 纬度的束缚，在广阔海域自由选择发射位置，成为中国航天高效开展的低倾角低轨中小卫星发射服务的一个突 破口。海上发射必须选择地理位置优良、能够适应低星角发射的海域。海阳港位置独立、安全，可满足小倾角、 太阳同步轨道等多种轨道卫星的发射需求，具备发展商业航天产业的天然优势。 中国东方航天港位于山东烟台，是中国首个海上发射母港，实现了海阳当地火箭总装、测试、转运、出港、 发射一体化的重大突破和海上从冷发射到热发射的重大技术跨越，形成了简洁高效的海上发射流程、系统的海 上发射支持方案、完善的发射配套厂房和商业化测控体系，具备了国内唯一的海上机动发射能力，并以其安全、 灵活、经济、高效的技术优势，成为我国“陆海联动、高频发射”能力体系的重要组成部分。下一步，火箭垂 直保障厂房、液体火箭发动机试验基地、3 万吨级专用发射码头等项目将陆续建成投用，不断夯实海上发射母 港的承载能力，加快形成“冷热兼备，固液兼容，出厂即发射”以及海上回收支持的全新发射模式，这意味着， 海阳已经具备了承载更多、更重要的发射任务的能力和载体。

海南国际商业航天发射场：国内首个开工建设的商业航天发射场

中国现有的航天发射场主要承担太空探索、科研等目的的发射任务，已经满负荷运转。在安排发射计划时， 会优先于重要科研和太空探索项目，商业航天发射排在次要位置，这使发射场成为商业航天领域的一种稀缺资 源，在一定程度上制约了产业发展。 同时，中国航天近年开始高密度发射后，四大航天发射场都进入满负荷运 转的模式，此外，由于商业发射出于成本考虑，通常选择中小型运载火箭，使用四大航天发射场为大中型火箭 设计的工位并不合适。 我国发射保障自动化、信息化水平较低，测发流程繁琐，发射工位通用化程度低，限制了年发射频次的提 升，亟须建设商业发射专用发射场补全火箭发射配套资源短板。长期以来，在航天测发领域，国内相关研究机 构多是注重对航天器及其运载器本身的研究，而对测发能力的提升以及其评估体系的研究不足；另一方面，我 国运载火箭和航天器技术水平的现状，对发射场的地面设施设备的保障能力提出了很高要求，造成了测试发射周期长和发射工位占位时间久，发射场设施设备恢复能力滞后，综合发射能力的结构不合理，特别是高密度发 射能力不足，2021 年猎鹰 9 号在美国卡纳维拉尔角天军基地 LC-40 发射工位的最短发射间隔为 9 天，我国与之 差距较大，因此需要建设商业发射专用发射场。 海南国际商业航天发射场是我国首个开工建设的商业航天发射场，由海南国际商业航天发射有限公司投资 40 亿建设，海南国际商业航天发射有限公司由海南省国资委和中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国卫 星 *** 集团共同出资 15 亿元成立。

宁波国际商业航天发射中心：建设进度较为缓慢

2021 年浙江省 *** 公示的《浙江省重大建设项目“十四五”规划（征求意见稿）》包含了“宁波国际商业 航天发射中心项目”，总投资 200 亿元，“十四五”期间投资 120 亿元，规划进一步明确，“宁波国际商业航天发 射中心项目”规划面积约 67 平方公里，包括航天发射场 35 平方公里、产业配套区 32 平方公里，建设年发射规 模 100 发的商业航天发射基地和千亿元级的商业航天配套产业基地。其中，航天发射场：重点建设商业航天发 射场，总装测试中心、星箭对接中心、指挥控制中心。产业配套区基础设施：重点建设火箭卫星研发制造基地、 商业航天配套产业基地，以及卫星数据应用产业基地。 根据中国航天科技集团官网信息，2020 年 12 月，中国航天科技集团有限公司八院与宁波市人民 *** 签署 战略合作框架协议。根据协议，双方将秉持“优势互补、长期合作、开放共享、互利共赢”的合作原则，在宁 波航天智慧科技城建设国际商业卫星发射中心，共同打造高质量发展新引擎，共同实现产业转型升级，服务国 家航天事业发展。

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精选报告来源：【未来智库】。

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