航天发射领域突破性发展趋势分析

航天发射领域突破性发展趋势分析
基于卫星组网形成的天基卫星网，可以实现信息流互联，将海陆
空三方信息融合，使得卫星网络系统可以在战场上更加快速地搜集战
略情报，更加准确地感知战场态势。
火箭发动机的种类有液体火箭发动机和固体火箭发动机等。固体
火箭发动机与液体相比其体积较小，但更容易提供稳定的大推力，发
射操作也更加简单。基于近年来航天科技的发展形势，作为将中小型
卫星快速送入预定轨道的运载工具，固体小型运载火箭依靠其简单结
构、成本较低、可靠性高以及极强的机动性等优势广泛应用于卫星发
射任务。
现如今，太空探索已经是众多企业的一项业务，固体运载火箭和
小卫星组网的结合已经踏入商用领域。固体燃料在同等造价下，能够
提供比液体燃料更大的推力，使用固体发动机也有助于减轻火箭总体
质量。因此固体小型运载火箭是目前空间运输火箭发展的一个重要方
向，具有广阔的发展前景和用途。
同时，由于固体火箭发射成本的降低，会推动小卫星的规模化发
展，能够满足未来高效、仓储化、廉价、规模化、小型化的小卫星战
术应用需求，具有良好的市场前景。
历经40多年的建设和发展，我国的固体火箭发动机技术达到了
较高的水平。未来，小型固体运载火箭和小卫星的结合或许将成为开
发宇宙空间的重要战略平台。
1 突破性发展趋势分析方法
1.1 突破性发展趋势分析方法的背景
20世纪末，大量在传统领域领先的企业在面对技术变革与市场
变化时被迅速淘汰或沦为二流企业。有部分优秀企业，其本身管理并
未出现问题，仅仅因忽略或错误评估行业的发展趋势便在短短时间内
破产重组，这种现象令管理业内人士困惑不解。管理学业内人士提出
了多种解释试图分析此类企业衰落的共性。其中哈佛商学院克里斯坦
森将行业技术发展分为“延续性技术”与“突破性技术”，并认为一些优
秀企业之所以快速被行业所抛弃，正是没有正确应对行业中突破性技
术的发展，突破性技术带来了行业发展趋势的突破性，造成了行业企
业的洗牌。
本文基于克里斯坦森针对商业市场突破性发展趋势的分析方法，
针对商业航天发射领域中的突破性技术开展分析，预测运载火箭发展
中的突破性趋势。
1.2 突破性发展趋势分析方法
要针对商业市场的突破性发展趋势开展分析，首先必须明晰其突
破性发展产生的机理：①突破性发展趋势往往是由市场中突破性产品
的畅销而导致的。②突破性产品均采用了在主流市场不被广泛认可的
突破性技术。③突破性产品由于采用突破性创新技术，在初期往往会
造成性能降低，但由于其拥有非主流客户所重视的价值，在新生市场
或边缘市场上得以生存。④突破性产品最终的畅销是随着技术的发展
其性能逐步提升，具备了满足主流市场用户需求的能力，同时依靠其
不同于传统产品的特点在主流市场上具备了强大的竞争力。
开展突破性趋势分析的前提是必须明确何为突破性创新技术。一
般而言，技术对何种性能进行改善，是区分“延续性创新技术”与“突破
性创新技术”的唯一标准。若技术着眼于改善主流客户所重视的产品
指标，则此种技术被称为“延续性创新技术”;若技术改善的性能指标不
被主流市场认可，反而在边缘市场受到欢迎，则可被称为“突破性创
新技术”。
突破性产品由于采用突破性创新技术可能会造成性能降低，其诞
生初期最大的问题是如何寻找到认可其价值的市场;突破性产品的进
一步发展需要行业技术的进步，并且进步的速度需快于市场需求的提
升。突破性产品性能满足主流市场需要时，其即具备了从边缘市场进
入主流市场的能力。
突破性产品在新生市场或边缘市场的主导地位并不能影响主流
市场的发展趋势，所以，开展行业突破性发展趋势分析主要有以下步
骤：①寻找行业内突破性技术及产品，分析其优势及劣势;②寻找并重
视突破性产品优点，使其在市场中得以生存;③评估突破性产品性能
发展趋势及主流市场用户需求发展趋势，判断突破性产品性能是否能
够满足主流用户市场需求;④对比分析主流产品与突破性产品，判断
其是否可带来行业的突破性发展趋势。
2 固体运载火箭的突破性
目前世界商业航天发射市场中主流产品均为一次性的化学能运
载火箭，在我国，航天发射基本均選用长征二号丙、丁等系列液体运
载火箭，固体运载火箭仍处于边缘行列。
2021年开始，我国陆续启动多型固体运载火箭的研制工作。由
于采用固体发动机，火箭结构简单、可长期贮存、售价低，且因不需
要射前加注燃料，原则上不受发射工位约束，可支持超高密度的快速
发射，是一种典型的突破性产品。
但由于受到我国固体动力技术发展的制约，目前我国市面上主流
固体运载火箭的运载能力均远远小于传统的液体火箭，如长征十一号
运载火箭的运载能力为500kg/500km，无法满足主流发射市场的需求;
且每公斤载荷的成本是液体火箭的一倍左右，在主流市场上尚不具备
竞争能力。
近年来，卫星制造的成本随着技术发展而逐渐降低，释放了科研
机构、中小型企业对卫星的需求。但其中重量低于500kg的小卫星占
据所有卫星数量的60%以上，且微纳卫星居多。此类卫星的研制机构
往往无力承担动辄几个亿的中、大型火箭，同时由于科研周期或融资
周期等因素，对发射服务的时效性要求较高。而执行国家任务的火箭
周期一般以年计算，双方需求无法契合。此时，可快速履约、高密度
发射的固体运载火箭受到小卫星发射市场的青睐。
3 航天发射市场需求趋势分析
目前世界各国航天发射市场仍是以国家任务为主，而商业任务体
量较小，处于萌芽阶段。以我国为例，卫星发射市场的主流载荷仍是
以“北斗”导航系统为代表，任务需求与固体运载火箭能力相去较远，
因此通常采用大型长征系列火箭执行发射任务。
但是随着卫星的载荷微型化发展趋势，目前世界各国卫星发射呈
现出“小卫星、大组网”的“互联网+”新型运营模式，对火箭的需求遵循
着“功能选择-性能选择-可靠性选择-价格选择-便易性选择”的规律，
从性能逐渐向着火箭可靠性、快速性等方面转变。
SpaceX公司于2021年提出星链计划，将发射*****颗低轨卫星以
向全球提供高速宽带接入服务，同时借此推进美国空军天基互联网项
目的实施;2021年5月，SpaceX使用猎鹰-9号运载火箭成功发射其
星座的首批60颗卫星，单星重量227kg。此外，我国“鸿雁”等低轨宽
带互联网通信星座项目计划在未来部署200-600颗小型卫星，在天
基互联网领域占据一席之地。
西欧各国作为传统航天强国，历来重视小卫星的技术发展及应用。
欧盟《欧洲空间技术发展优先级于路线图（2018-2030）》对欧洲小卫
星发展提出了明确规划，2021年完成小卫星星座在气候监视、能源
安全和智能交通等方面应用的关键技术研究。在此趋势下，固体运载
火箭的能力将逐渐接近与主流用户需求。
4 固体运载火箭的发展趋势
固体运载火箭牵引了固体动力技术的发展，正在研制中的快舟十
一运载火箭运载能力预计为1吨左右，已站在了主流市场的门槛处，
而航天科技集团200吨推力固体发动机的成功试车，推动着新研制的
长征十一甲运载火箭的能力大幅提升，预计将达到长征十一运载火箭
能力的三倍，其运载能力已于国际上主流固体运载火箭如金牛座持平，
可满足主流市场用户的基本需求。
随着2021年我国首次运载火箭海上发射飞行试验的成功，又为
固体火箭带来了两大优势：
①我国长征系列固体运载火箭同时具备海、陆双模式发射能力，
进一步降低了对发射场的依赖，可通过改造现有大型船舶，在短时间
内具备同时执行多次发射任务的能力。②海上发射固体运载火箭可通
过船舶航行调整发射点，具备将低倾角、零倾角卫星送上太空的能力，
这与天基互联网星座需求不谋而合。
5 中、大型运载火箭在小卫星发射市场的困境
长征二号、三号系列火箭目前主要执行国家任务，仅在运载能力
有一定富裕时，会遴选部分符合需求的中小型卫星进行搭载发射;由
于液体火箭必须在发射场的特定工位执行发射任务，且在发射后必须
对发射台架进行检修，发射密度受到严重制约，全年发射次数有限，
无力执行商业发射任务。
对于中大型运载火箭搭载发射，无论卫星大小，每颗卫星均需要
开展星箭接口协调，重新调整卫星布局，明确星箭机械电气接口和电
磁兼容性等内容。协调量随着卫星数量的增加而增加，会耗费较长的
准备周期并造成资源的大量占用。但由于小卫星每次发射的数量多，
以目前商业航天市场按载荷重量计算发射费用的方式，其对火箭产品
的效益有限，有时竟难以弥补人员费用。因此，中大型运载火箭难以
执行商业搭载发射任务。
6 结束语
当前的航天应用市场呈现出“航天技术”与“互联网技术”深度融合
的趋势，天基互联网、物联网等概念的提出与实施带动着小卫星组网
的迅速方向发展，对运载火箭的快速性、可靠性的重视程度逐年上升;
市场需求的变化为固体运载火箭及航天发射市场的突破性发展奠定
了基础。同时，固体动力技术持续进步，固体运载火箭能力的提升进
一步契合了主流用户的需求。固体运载火箭将以其可靠、便捷的特点，
必将推动航天发射领域的新发展。