高天偉
航空航天自媒體《航空物語》撰稿人
當地時間3月30日，總部位於德國慕尼黑的伊薩爾航天（Isar Aerospace），在挪威北部安多亞（Andøya）發射場實施了自研光譜號（Spectrum）運載火箭首次飛行試驗。這是歐洲第一次在境內開展入軌發射（蘇聯/俄羅斯除外），也是歐洲新興民營火箭公司頭一回嘗試這類任務。但很遺憾，火箭在起飛後僅十幾秒即告姿態失控，隨後發動機關閉，箭體墜落，任務失利。
光譜號火箭起飛、失控和墜落的畫面。本次發射沒有搭載任何衛星，火箭爆炸也沒有波及發射臺，倒是避免了更大損失。
伊薩爾釋出的情況說明，開頭便是What a success! （多成功啊！）這就有點讓人難繃。火箭沒搞定，“贏學”倒信手拈來。
先前，美國和中國的民營初創企業已經分別於2008年和2019年實現了發射衛星的夢想。現在歐洲選手終於出場，而光譜號甚至先於我國產品，在實際飛行中檢驗了可複用火箭流行的一級九臺發動機並聯設計。此前一度有猜測，光譜號試飛是否意味著歐洲有可能先於我國掌握火箭複用技術？歐洲新興企業未來會不會改變全球商業航天市場格局？現在看來，頗有些路漫漫其修遠兮的味道。
光譜號火箭
光譜號是小型運載火箭，全長28米，直徑2米，可以將1噸載荷送入地球軌道。這一運力指標在全球新興民營火箭中處於中下水平，不僅與SpaceX、藍色起源等美國巨頭存在天壤之別，也無法與我國藍箭航天、天兵科技、東方空間、中科宇航等公司運力超過1.5噸的成熟產品相提並論。
不過，光譜號有兩個獨具特色的設計：
火箭採用了液氧丙烷燃料組合。丙烷是日常生活常見的液化石油氣重要組成部分，其作為火箭燃料的效能與當前全球主流的甲烷和煤油相當，但具有凝固點低於液氧沸點的優點，因此液態丙烷和液氧之間可以不做隔熱，從而減輕火箭貯箱結構重量。不過，丙烷燃料也存在洩漏後不易擴散、易引發爆炸的缺點。液氧丙烷燃料組合的實用性還有待實踐觀察。
今年2月進行地面點火測試的光譜號
丙烷還有一個優點：可由生物燃料工藝大規模製取。生物燃料的碳元素主要取自當代大氣，燃燒後幾乎不會增加大氣溫室氣體含量，因此生物丙烷比取自化石燃料的煤油和甲烷更加環保（出於氣體純度和製造成本的考慮，航天幾乎不使用生物沼氣甲烷）。不過，航天活動對大氣的影響本來就微乎其微。即便是星艦那樣的巨型火箭，單次任務製造火箭和燃燒燃料所產生的碳排放，也就相當於一座加油站一年所售燃油。因此，環保概念更多是歐洲人的噱頭（現在他們自己也不太提了）。
光譜火箭採用了在一級上並聯安裝九臺發動機的設計。多機並聯（5臺以上）是目前唯一實用的火箭回收技術——垂直回收的必要設計，而我國尚未開展過多機並聯飛行測試，甚至沒有進行過完整的地面點火試驗。光譜號的首飛，使得歐洲“好像在相關技術上領跑了一回”。
九機並聯的光譜號火箭
美國獵鷹火箭著陸
火箭返回著陸時，絕大多數燃料已經消耗，箭體重量可能只有出發時的10%左右，而精準的著陸，又要求發動機推力不能超出箭體重量太多，因此在箭體內並聯安裝多臺發動機就成為火箭設計師的理想選擇：起飛時多臺發動機一起工作，可以產生較大推力；著陸時，僅點燃中間的單臺發動機，儘量減小推力以便於控制。
那麼，歐洲真有可能先於我國，掌握火箭複用技術？
現在看來，可能性不太大。
首先，多機並聯只是火箭複用的必要條件，而非充分條件。動力系統之外，火箭回收複用還對制導與控制、燃料管理、增壓輸送、防熱和氣動等多個領域提出了苛刻要求，它們同樣是必要條件，但截至目前，歐洲還沒有系統開展過以回收複用為目的的火箭飛行試驗。反觀我國，去年航天八院和藍箭航天先後成功完成了10公里高度級別的火箭垂直起降試驗，技術實力穩居美國以外的最高水平。
2024年9月11日，進行10公里高度飛行測試的朱雀三號VTVL-1可重複使用垂直起降回收試驗箭。
其次，商業潛力也是光譜號之類小型火箭複用的掣肘。對於商業航天公司，火箭複用只是手段，利潤才是目的。火箭複用需要預留一定燃料用於著陸控制，這會削弱其入軌運力；火箭越小，被削減運力佔比越高。例如美國獵鷹9號中大型火箭，複用僅造成20%左右運力損失，而類似光譜號的小火箭，複用會導致運力縮水50%以上。根據當前市場報價，這樣比例的損失已經抵消火箭複用所節省的成本，得不償失，這也難怪伊薩爾甚至沒有明確計劃複用光譜號火箭。
理論上，光譜號之類小型火箭也可以改用降落傘回收，以減少運力損耗，不過相關技術與實用尚有距離。圖為光譜號火箭在挪威安多亞發射場的渲染圖。
事實上，伊薩爾的實力，也離開發出實用化可複用火箭尚有較大距離。光譜號使用的是單臺推力僅7.5噸的小型發動機，其九機並聯的總推力也不過68噸，僅與我國首款入軌的民營發動機——藍箭航天天鵲12單臺推力相當，而天鵲12目前已經被推力更大的產品替代。
我國多機並聯火箭目前暫時沒有試飛，主要在於我國企業基本都著眼於攻克難度更大、但實用性也更強的中大型多機並聯火箭，包括航天科技集團的長征十號、長征十二號A、長征十二號B，藍箭航天朱雀三號，星河動力智神星一號，天兵科技天龍三號，星際榮耀雙曲線三號等。這些火箭入軌運力都接近或者超過10噸，預計未來一到兩年內就將陸續首飛。
因此，伊薩爾的這次試驗就算成功，也屬於“田忌賽馬式領先”，或許對其講故事、融資有一定幫助，但沒有改變全球航天技術格局，更何況實際上火箭剛剛離地就失控了。歐洲新興火箭公司與我國同業相比，技術實力尚有距離。
不過，歐洲還是對這些火箭新勢力寄予厚望。在伊薩爾的股東名單上，除了一眾歐洲風投機構和個人，空中客車和保時捷也赫然在列。在這些投資人眼中，伊薩爾甚至被拔高到捍衛歐洲在航天領域獨立能力和價值觀、對抗其它競爭者的地位（It enables European space tech to actively enforce its own values and legal concepts against others operating in this field.）。
這也可以理解。畢竟眼下歐洲能夠直接掌控的運載火箭，只有昂貴而笨重的阿麗亞娜6號，以及不溫不火的小型固體火箭織女星C。面對美國SpaceX“泰坦尼克式運力、共享單車式成本”的傾銷，歐洲幾無還手之力，但近年國際形勢變幻，已經深刻說明歐洲作為世界有影響力的一極，不可以將包括航天在內的戰略能力寄於他人。歐洲需要太空新勢力，需要這些新面孔至少以鯰魚之勢，攪動和改造當前僵化而分散的航天資源。
光譜號火箭無論成敗，都將促進歐洲新興商業航天的發展。至於歐洲能否在美中兩大重量級選手之外闖出一片天地，時間會給出答案。
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本文轉載自“底線思維”，原標題《首飛失利，歐洲民營火箭這張入場券不好拿》。
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商業火箭，想說愛你不容易——（二）難以複製的SpaceX
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