航天“新秀”：长征八号

仙仙

据国家航天局消息，2020年12月22日12时37分，我国新一代中型运载火箭长征八号首次飞行试验，从文昌航天发射场顺利升空，试验取得圆满成功。


这标志性的成功一飞，也是长征系列运载火箭第356次发射。


长征八号，它是中国航天科技集团面向商业市场推出的一款新火箭，侧重商业化运行，突出低成本、准备时间短的特点，主要用来发射太阳同步轨道卫星。


长征八号的基本参数




火箭长50.3米，比长征五号的56米略短一些，芯一级直径3.35米，捆绑2枚直径2.25米助推器，起飞重量为356吨。


700公里太阳同步轨道（SSO）的发射能力为4.5至5吨，同步轨道（GTO）运载能力为2.6至2.8吨，近地轨道运载能力为8.1吨。


长征八号的独特之处


根据长征八号的数据，近地轨道8.1吨的运载能力看上去不算很大，低于长征五号的25吨，但这也显示了长征八号的定位：


取代过去较老的运载火箭，比如长征二号、长征三号等，与长征五号、长征七号、长征六号形成大、中、小新一代运载火箭家族结构。


从技术延伸角度看，可谓是中国运载火箭的一次换代产品。


长征八号的芯一级来自长征七号的一子级，芯二级为长征三号甲运载火箭的三子级，也继承了长征五号的技术成果，可以认为长征八号是中国运载火箭的一次换代产品，并且对接世界主流运载火箭发展轨道，后期将采用可重复使用的芯一级和助推器，实现两者整体回收和重复使用。


长征八号填补了太阳同步轨道3至4.5吨发射能力的空白，与长征七号形成高低搭配，长征七号主要发射8至14吨的近地轨道载荷，长征八号负责8吨以下的载荷。


从运载能力上看，长征五号、长征七号完全能够胜任，但它们用来发射几吨重的载荷过于浪费发射资源，交给长征八号即可。


所以，长征八号不能用来发射空间站舱段，因为每个舱段的重量至少在15至20吨，空间站的建设任务要交给长征五号来完成。


已经完成组网的北斗导航系统卫星比较小，使用长征三号甲火箭就能发射，如果交给长征八号发射，理论上是完全没有问题的，同步轨道的运载能力与长征三号甲基本相同，在2.6至2.8吨。


长征八号的商业应用


长征八号，是中国运载火箭家族瞄准国际市场的一次试探，除了取代老旧的火箭外，最大的特点仍然是商业应用、可重复使用。


商业应用讲究的是成本控制，因此长征八号率先控制了燃料成本，使用无毒无污染推进剂取代了四氧化二氮和偏二甲肼燃料，使用模块化设计，将长征七号和长征三号的优势整合到长征八号上。


从长远看来，长征八号将进入国际市场，与美国的SpaceX公司猎鹰9号展开对抗。


猎鹰9号，目前具备芯一级回收能力，前不久发射的猎鹰9号已经实现了助推器7次重复使用，发射单价估计能降低到3000万美元以下，成为全球发射单价最低的大型火箭。而我们的长征三号乙运载火箭单次发射报价为7000万美元，两者对比就能看出，可重复使用的前景是非常广阔的。


长征八号的出现意义在于验证中国第一种可回收的芯一级，连同两个助推器一起回收。


如果这个设计能够成功，那么长征八号的发射单价将媲美美国的猎鹰9号，在国际市场上可形成竞争优势。


就国际市场而言，目前欧洲、俄罗斯、日本和印度仍然没有可重复使用的火箭出现，甚至连研发计划都没有正式公布。


我国自主研发的长征八号完成首飞意味着验证可重复使用的技术已经进入倒计时。猎鹰9号的定位比长征八号要更高，近地轨道运载能力为22吨，同步轨道（GTO）运载能力为8.3吨，远远大于长征八号的2.6至2.8吨。


换句话说，长征八号可以抢占猎鹰9号运力下游的订单，在可重复使用的前提下，长征八号的性价比会更高。




长征八号对航天产业的影响


长征八号的出现，意味着重复使用将是一个趋势，原本运载火箭的制造都是一次性的，要再用就需要重新制造。


长征八号的供应商则不能按照这个思路走，将来芯一级上的发动机全部可以回收，损耗的只有燃料。


猎鹰9号的整流罩都已实现回收，将来二级发动机回收已有方案出台。


从这个趋势看，整个火箭除燃料外，基本上都能进行重复利用。


这一趋势的转变，对运载火箭产业的影响在于需要从原来一次性耗材的模式，转变为监、检测模式，对回收的发动机、电气模块进行检测，然后再重新使用。


此外，收取的检测费用比重新制造更便宜，这对产品制造提出了更高的要求。如果火箭整体实现了回收，某些电气零部件仍然无法多次重复使用，那么会降低回收的价值。


从航天产业角度看，运载火箭回收意味着发射单价降低，那么原本不可能入轨的物件都有可能被送上天，航天产业将向多元化、多样化方向发展。


可能导致卫星发射出现拼单的情况更多，甚至许多公司都有可能将产品与卫星挂钩，尤其是农林业。


经过航天育种后，传统的农林牧产品有可能获得更高的产量，原本需要国家科研机构才能进行的实验，一些大公司也可以实现，这就是运载火箭发射单价降低之后的结果。


现如今，SpaceX的猎鹰9号已经让洛马、波音联合举办的联合发射联盟损失了许多订单，抢占了一部分国际市场。


长征八号为中国航天开启了一个重复使用的开端，让我们加快了追赶步伐。长征八号抢占低载荷的下游订单，预计将获得不错的效果。