首枚液体火箭发射全败？浅议世界商业航天著名“魔咒”

前言

通过简单梳理分析，尝试发现一定规律，总结更好组织首飞的经验。

北京时间2023年1月11日（当地时间10日），美国新兴民营航天企业ABL在阿拉斯加州实施了首款自研液体运载火箭RS1的首次发射，火箭升空不久即出现异常，任务失利。这次发射又一次印证了人类商业航天的“魔咒” - 自2006年SpaceX首次任务至今，全球所有新成立航天企业的首次液体火箭入轨发射，都以失败告终。

RS1升空画面

目前，这一名单上的企业包括美国的SpaceX、火箭实验室（Rocket Lab）、维珍轨道（Virgin Orbit）、群星公司（Astra）、萤火虫航天（Firefly）、ABL，以及中国的蓝箭航天。此外，如果统计范围也包括国家机构，韩国航空航天研究所也名列其中。为了表述方便，下文将统一称它们为“火箭新势力”。

今天笔者将对火箭新势力的首次液体火箭发射进行简单梳理分析，尝试从中发现一定规律，总结一些更好组织首飞的经验，以期为商业航天特别是我国新兴火箭企业开展飞行试验和后续运营提供一定帮助。

火箭新势力的首飞统计

自2006年3月24日起至2023年1月11日止，6家美国公司、1家中国公司和1个国家航天机构（韩国）都首飞了完全自研、以入轨为目的的液体运载火箭。火箭型号和设计参数如下：

注1：火箭实验室归入美国公司，其主发射场位于新西兰。

注2：韩国以纯自研的世界号火箭为研究对象。该国先前曾与俄罗斯联合研制罗老号固液混合火箭，后者在2009年同样首飞失利。

可以看到，除了我国蓝箭航天朱雀二号和韩国世界号属于中型火箭以外，其它均属于小型火箭，这体现出研制方“先易后难”以及从中小卫星发射市场起步的思路，也符合初创业企业资金和技术相对薄弱的情况。

各次发射遭遇的异常以及发生时段如下：

由于各型号飞行时序不同，出现故障时刻仅按飞行阶段定性标注，箭头长度不代表实际时长。从首飞完成度看，电子号、世界号和朱雀二号离成功只有一步之遥，而其它型号升空不久即遭遇异常。

可见故障系统没有明显规律，发动机、管路、贮箱、控制、遥测系统都有涉及。这提示发射前准备工作须兼顾所有系统，不应有轻视或者遗漏。

发生异常的时段体现出“两头大中间小”特点，即起飞后不久与临近入轨是问题高发期，飞行中段相对稳定。

截至2023年1月中旬，各型号归零历程如下：

除了2006年首飞的猎鹰1号“命运多舛”以外，其它各型2017年以后推出的火箭，都通过8个月到1年时间完成归零、实现成功发射。值得注意的是，过早复飞并没有缩短归零总时长，例如直到第四次尝试才入轨的火箭3，且首次成功后这款产品仍不稳定，又数次飞行失败，最终提前退役。踏实，胜于浮躁的“勤奋”。

火箭新势力首飞高风险的主要原因

通过上文描述，火箭新势力液体箭首飞失利可以归结为以下两个主要原因：

1、技术能力薄弱

在各次失利中，“低级失误”占据了很大一部分，例如材料被自然腐蚀、设计师计算错误且未在复核中被发现、第三方地面设备故障等等。这其中既有人员经验不足、能力不强的原因，也有管理流程和制度不完善的因素。归根结底是团队技术能力有待提高。

2、天地环境差异大

即便火箭设计和制造存在瑕疵，研发团队仍然可以通过测试予以纠正。火箭新势力基本都在首飞前进行了大量地面试验，包括静态点火等模拟真实飞行情况的测试，也确实通过试验消除了多种隐患。但是，受限于自然规律和成本，目前地面试验难以联合加入持续过载变化、气流吹袭、真空环境等重要影响因素，与真实飞行环境尚有明显差别，无法完全发现风险点位。

随着推力调整，火箭和载荷在飞行中会经历0到甚至6倍以上重力变化，而地面试验难以为全系统持续营造这种环境，因此可能会遗漏一些隐患。例如韩国世界号首飞箭，其故障源于三级氦气瓶固定结构设计人员对箭上重力加速度大小判断出现偏差。这一失误只有在飞行末段大过载状态下才会暴露出来。

如何看待和应对火箭首飞风险

首先，承认航天高风险属性。目前火箭新势力液体火箭首飞全部失利，而即便将各国“国家队”等老牌劲旅也计算在内，液体火箭首飞成功率也只有大约一半。虽然各次失利原因不同，但高失败率足以说明虽然经过几十年发展，航天仍然是处于人类能力边缘的高风险行业。从战略战术，到财务规划，到软硬件建设，到投资者、公共和员工关系维护……企业各相关工作都应基于这项属性展开，实事求是。

其次，地面工作强调严格、严谨、扎实。设计、制造、测试、发射和复盘都应当按照标准流程开展，制度严格执行到位，不可敷衍了事，尤其新兴航天企业人员来源多样、基础水平不齐，公司时间紧迫，资金紧张，更是只能通过严格制度实现有效管理，确保高效产出和迭代产品。

第三，宽容首飞失利，珍惜归零机会。由于地面无法完全模拟真实飞行环境，通过真实任务“以飞代试”并坦然接受相关风险，是航天企业不可回避的经历。首飞遇到挫折不可怕，只要企业尊重科学、认真分析排查、踏实整改，第二次以及后续飞行的成功率会大大提高。

当然，短期内组织多次试飞可能也是一种归零和迭代的方法，例如SpaceX的星舰飞船以及群星公司的火箭3，但这需要充分现金支持，或者倚赖于火箭成本极其低廉。目前我国绝大多数商业火箭企业都依靠外部融资生存且成本尚未“白菜化”，而飞行失利很可能会打击投资者信心，因此“短期多飞”的做法需要斟酌。

太空对于人类而言仍然是陌生领域，这决定了航天器还要长期在未知和不确定中探索前行，出现一些“魔咒”属于正常现象。但万物不离科学规律，人类只要实事求是，不断汲取经验，严谨认真，就一定能打破“魔咒”，突破自我，迈向更广阔的宇宙空间。

充满激情的新时代，

充满挑战的新疆域，

与踔厉奋发的引领者，

卓尔不群的企业家，

一起开拓，

一起体验，

一起感悟，

共同打造更真品质，

共同实现更高价值，

共同见证商业航天更大的跨越！

——《卫星与网络》，观察，记录，传播，引领。