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中国版航天飞机计划2030年试飞,话宇丨中国商业航天三年

2020-01-15 16:26

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在12日举行的第二届中国商业航天高峰论坛上,中国航天科工集团公司发布了我国商业航天领域未来发展的宏伟蓝图,空天飞机、快舟火箭、幸福之星等计划纷纷浮出。 航天科工副总经理刘石泉在会上介绍,该集团公司以创新思路积极布局商业航天,将重点实施飞云、快云、行云、虹云、腾云五大商业航天工程,持续构建快舟、开拓、羽舟、巧舟、轻舟五大系列运载系统,开发天信系列空间信息应用产品,在空、临、天多层次着力构建全域信息网络。 五大工程的开发与构建时间跨度将超过十年,涉及子工程及分系统数千项,预计投资超千亿元,产出超千亿元。航天科工董事长高红卫说。 飞云工程:高空无人机的跟随凝视 刘石泉介绍,飞云工程对应无人机载区域云网项目,将以长航时高空无人机为平台,重点瞄准应急通信、遥感监测等应用方向,兼顾科学试验等应用需求,构建的空中信息局域增强网。 航天科工三院科技发展部部长助理戴江勇表示,该工程中无人机的应用,是对传统卫星应用的有益补充,最大的优点是能以跟随凝视的方式进行通信中继,实现信息保障。要实现低成本、高效的应用,要求无人机低速长航时飞行,节约起降成本。三院凭借雄厚技术实力,将该款无人机指标定位于可携带50公斤载荷,在20公里以上高空连续飞行5天。 戴江勇介绍,该无人机目前处于研制阶段,按计划将于2017年试飞。另外今年要完成基于长航时高空无人机的网络信息系统关键技术攻关,完成原理验证,2017年建立第一代长航时高空无人机空中局域网系统,形成应用服务能力。 快云工程:浮空器构建临近空间局域网 快云工程对应临近空间飞艇载局域云网项目,将以快速发射的浮空器为平台,构建临近空间局域网,可快速助推发射至平流层,实现艇载局域信息增强。 刘石泉介绍,快云运载器系统由运载器、发射装置和地面设备组成。 2017年完成关键技术攻关,完成原理验证;2018年形成第一代商业应用系统,具备应急信息支援服务能力。 行云工程:在天涯海角发短信报平安 行云工程对应星载窄带全球移动物联网项目,是面向物联网、大数据等未来产业发展需求研制的低轨微小卫星通信系统。该项目将采取星地微波通信+星间激光通信方案,实现空间窄带信息的无缝获取、传输与共享。 刘石泉表示,该项目计划采用48颗低轨接入卫星和9颗低轨中继卫星组网的方式,对南北纬55度范围内地区进行实时覆盖,应用行业领域包括野外数据采集、物流运输、安全监测、救灾应急等。 航天科工四院副院长张镝说,借助行云工程,用户可以发送128字节以内的短报文。该系统终端可集成到芯片嵌入手机,实现智能手机与卫星直接通信,用户即使走到天涯海角,也能发短信给家人报平安。未来该系统还能开发语音服务。 刘石泉介绍,该工程计划在年内进行总体方案论证,开展关键技术攻关;2018年3月前开展初级系统试运营;2020年年底完成全系统构建,随后投入常态化运行。 虹云工程:在世界任意角落连宽带 利用多颗低轨卫星组成星座,提供全球覆盖的宽带互联接入服务,是近年卫星移动通信产业发展热点。刘石泉说,目前,国外多家企业均提出了数百颗卫星量级的低轨通信星座计划。 2015年,航天科工提出幸福之星计划,于今年3月正式立项。如今,这项计划被命名为虹云工程正式公布。与行云工程的窄带不同,虹云工程对应星载宽带全球移动互联网项目,面向全球移动互联和网络高速接入需求,研制Ka波段低轨通信卫星星座,让用户随时随地实现互联网接入。 航天科工二院总师向开恒表示,目前城市中互联网服务比较完善,而偏远地区网络信号则难以企及,虹云工程的目标正是与当前地面网络形成互补。他介绍,该项目一期工程将发射156颗卫星,单星数据吞吐量达4个G,在1000公里轨道上组网,基本实现覆盖全球的宽带互联网接入。同时在地面段建设服务半径为2500公里的信关站,以及数据吞吐量达40兆的用户站。他表示,每个用户站可以作为热点,可以让周围用户实现互联网宽带接入。用户站包括固定式,以及车载、机载等移动式,随着技术进步还能进一步小型化,实现随身携带。 向开恒说,按计划,2017年前将发射首颗技术验证星;2019年前发射4颗业务试验星,建造2个信关站,形成初步网络;2021年前完成一期工程系统构建。未来还将增加更多卫星,建立星间链路,实现更全面的覆盖,并提供更好的用户体验。届时,用户身处世界任何角落,都能享受互联网服务。 腾云工程:空天飞机2030年完成试飞 腾云工程对应空天往返飞行项目,突破以组合动力、机体/推进一体化技术为代表的核心技术,完善试验设施建设,建成空天飞行器技术综合研究体系。 空天往返飞行器俗称空天飞机。刘石泉介绍,这是可执行航天发射任务,并多次重复使用的新一代天地往返飞行器,可在地面机场水平起飞,具有廉价、安全、便捷、机动等优势,是国际上天地往返运输领域的发展热点。 刘石泉说,空天飞行器从机场水平起飞,在大气层中加速爬升;到达30至40公里高度时一二级分离,一级水平着陆返回;二级继续爬升进入近地轨道,完成运输任务后再入返回。 戴江勇表示,该工程涵盖多项关键技术,包括结构和热防护、气动外形设计、组合动力系统等。 记者了解到,组合动力是一种新型动力,其基本原理是集成火箭发动机、冲压发动机、航空发动机等不同动力模式,取长补短飞行器起飞时,使用低速性能最高的航空涡轮发动机;达到一定速度后改用适应在大气层内高速飞行的冲压发动机;到达临近空间,再用火箭发动机进入太空。 戴江勇说,腾云工程计划在2020年完成组合发动机模态转换技术验证飞行试验;2025年完成关键技术攻关;2030年完成两级入轨空天飞行器技术验证试飞。 快舟火箭:商业发射主力军 随着商业航天快速发展,具有快速、灵活、经济特点的快舟系列运载火箭,有望成为执行发射任务的主力军。 刘石泉介绍,该系列火箭中,通用型固体运载火箭快舟一号A,对700公里太阳同步轨道的运载能力为200千克,计划于年内完成总体优化;快舟十一号火箭太阳同步轨道运载能力为1吨,计划于2017年完成研制并首飞;直径3米的快舟二十一号火箭预计2025年完成研制。 张镝说,国内首家商业火箭公司航天科工火箭技术有限公司已成立,预计到2020年将形成年产50发快舟系列火箭的生产能力。 高红卫表示,五大商业航天工程涉及多类天基与空基平台、有效载荷及地面支持系统的研发生产,并将带动多类运载系统和地面应用系统的开发与应用。来源:科技日报

图片 2“神龙”飞行器,被认为与中国的空天飞机计划有关。

原标题:话宇丨中国商业航天三年,“鲶鱼效应”下航天两巨头有哪些变化?

资料图:图为外媒设想的中国航天飞机效果图。

  据科技日报9月13日报道,在12日举行的第二届中国商业航天高峰论坛上,中国航天科工集团公司发布了我国商业航天领域未来发展的宏伟蓝图,空天飞机、快舟火箭、“幸福之星”等计划纷纷浮出。

相较于欧美航天领域商业化起步早、军民融合度高的特点,中国商业航天可谓是绝对的“新生儿”。根据业界的观点,2015 年普遍被认为是中国商业航天的元年,这一年,首届中国商业航天高峰论坛在武汉举行,热烈讨论的背后则是诸如蓝箭航天、零壹空间和九天微星等目前中国民营航天的拓荒者们相继出现。

(环球网4月19报道)《日本经济新闻(Nikkei)》18日在其“国际·亚洲”版面的显著位置大幅报道中国商业航天的雄心壮志,并配有一张“快舟一号甲”小型固体运载火箭的照片,另有两张中美空天飞机的对比图。文章以《中国版航天飞机2030年见》为题,详细介绍了中国商业航天大手笔的谋篇布局。

  航天科工副总经理刘石泉在会上介绍,该集团公司以创新思路积极布局商业航天,将重点实施飞云、快云、行云、虹云、腾云五大商业航天工程,持续构建快舟、开拓、羽舟、巧舟、轻舟五大系列运载系统,开发天信系列空间信息应用产品,在“空、临、天”多层次着力构建全域信息网络。

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报道称,中国航天科工集团(CASIC)正在加速发展商业航天,往返于太空和地球之间的中国版空天飞机,计划2030年试飞。同时还要构筑通信网络,将在商业航天领域持续发力。中国航天科工集团高层在接受《日本经济新闻》书面采访时强调,随着航天技术的发展,航天开发已大范围步入商业化阶段。未来将重点实施“飞云”“快云”“行云”“虹云”“腾云”五大商业航天工程,立志成为广泛涉及航天相关产业的世界级企业。《日本经济新闻》称,“该集团与飞机领域的中国航空工业集团、火箭领域的中国航天科技集团一并引领中国的航空航天产业”。

  “五大工程的开发与构建时间跨度将超过十年,涉及子工程及分系统数千项,预计投资超千亿元,产出超千亿元。”航天科工董事长高红卫说。

(来源:REUTERS)

其中“腾云工程”旨在开发中国版空天飞机,计划开展卫星升空、太空旅行、为空间站提供物资补给等业务。《环球时报》记者查询航天科工集团官网时发现,这款空天飞机既可以执行航天发射任务,又可以多次重复使用,具有廉价、安全、便捷等优势。

  飞云工程:高空无人机的跟随凝视

而政策的调整对于整个行业的影响也从这一年开始显现。2014 年 11 月,官方出台了《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》,重点鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星。在该政策的指导下,混合所有制的长光卫星技术有限公司于 2014 年 12 月 01 日成立,中国第一颗商业高分辨遥感卫星吉林一号组星也于 2015 年 10 月 7 日发射升空,在稍早的 2015 年 9 月,航天科技集团成立了四维商遥公司,致力于提供以高时空分辨率和高光谱观测能力的遥感数据服务和系统解决方案,对国企的影响作用逐渐浮现。

相较于美国的空天飞机需要和火箭一起垂直发射升空,“腾云”可以在地面机场水平起飞,在大气层中加速爬升。到达30至40公里高度时一二级分离,一级水平着陆返回,二级继续爬升进入近地轨道,完成运输任务后再入返回。该工程计划在2020年完成组合发动机模态转换技术验证飞行试验;2025年完成关键技术攻关;2030年完成两级入轨空天飞行器技术验证试飞。

  刘石泉介绍,飞云工程对应无人机载区域云网项目,将以长航时高空无人机为平台,重点瞄准应急通信、遥感监测等应用方向,兼顾科学试验等应用需求,构建的空中信息局域增强网。

截止今日,中国的商业航天已经走过了 3 年左右的历程,国内商业航天创业企业已经突破 100 家,在运载火箭、遥感卫星、通信卫星、卫星运营、航天咨询等各个细分子领域都有代表性的公司。

《日本经济新闻》认为,如果一二级设备都能保证重复使用,将大大提高中国空天飞机的竞争力。报道援引相关人士的话称,中方现阶段目标是达到与X-37B空天飞行器相当或以上的水平。

  航天科工三院科技发展部部长助理戴江勇表示,该工程中无人机的应用,是对传统卫星应用的有益补充,最大的优点是能以跟随“凝视”的方式进行通信中继,实现信息保障。要实现低成本、高效的应用,要求无人机低速长航时飞行,节约起降成本。三院凭借雄厚技术实力,将该款无人机指标定位于可携带50公斤载荷,在20公里以上高空连续飞行5天。

但转过头来,我们却忽略掉了一点,那就是在航天创业如火如荼、风险投资不断涌入的情况之下,原本在航天这个领域拥有绝对话语权的科技、科工两大巨无霸也开始在改革春风的吹拂下有了方向上调整,不仅成立了商业化运营的卫星和火箭公司,还相继推出了诸如“六大工程”、“五云工程”等兼具可操作性和前瞻性的项目,值得关注!

其余四大工程均服务于构筑通信网络:“飞云”对应无人机载区域云网项目,构建空中信息局域增强网;“快云”对应临近空间飞艇载局域云网项目,实现艇载局域信息增强;“行云”对应星载窄带全球移动物联网项目,实现空间窄带信息的无缝获取、传输与共享;“虹云”对应星载宽带全球移动互联网项目,让用户随时随地实现互联网接入。

  戴江勇介绍,该无人机目前处于研制阶段,按计划将于2017年试飞。另外今年要完成基于长航时高空无人机的网络信息系统关键技术攻关,完成原理验证,2017年建立第一代长航时高空无人机空中局域网系统,形成应用服务能力。

航天科技“六大工程”

报道称,中国的卫星商业发射业务也在加快脚步。以“快舟一号甲”为例,其每次可将数颗卫星送入轨道,费用也大幅低于国际行情。中国接下来还要开发一次可发射更多卫星的运载火箭,并将控制发射成本。

  快云工程:浮空器构建临近空间局域网

在 2016 年珠海航展期间,航天科技集团提出着重推进商业航天六大工程。这六大工程包括长征快车、东方红高通量卫星、鸿雁星座、全球卫星接收+互联网应用中心、夔龙系统和太空工场。

  快云工程对应临近空间飞艇载局域云网项目,将以快速发射的浮空器为平台,构建临近空间局域网,可快速助推发射至平流层,实现艇载局域信息增强。

  • 长征快车

  刘石泉介绍,“快云”运载器系统由运载器、发射装置和地面设备组成。

为适应商业航天市场对微小卫星的发射井喷需求,长城公司依托一院和八院研制的长征十一号、长征六号新一代运载火箭推出了“长征快车”服务,通过星座组网、专享发射、搭载发射和集簇发射(年度定时、定时轨道发射)等形式,为各类用户提供快速、稳定、可靠的一站式商业发射服务。

  2017年完成关键技术攻关,完成原理验证;2018年形成第一代商业应用系统,具备应急信息支援服务能力。

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  行云工程:在天涯海角发短信报平安

(来源:中国航天科技集团)

  行云工程对应星载窄带全球移动物联网项目,是面向物联网、大数据等未来产业发展需求研制的低轨微小卫星通信系统。该项目将采取“星地微波通信+星间激光通信”方案,实现空间窄带信息的无缝获取、传输与共享。

具体而言,一院研制的多型长征火箭将提供包括专属定制发射的“专车”服务;年度定时、定轨道发射的“班车”服务;搭载发射的“顺风车”服务,发射周期可以实现星箭对接后 2 天内发射。此外还研究提供低倾角海上发射服务,微纳卫星释放平台的研制工作即将完成。

  刘石泉表示,该项目计划采用48颗低轨接入卫星和9颗低轨中继卫星组网的方式,对南北纬55度范围内地区进行实时覆盖,应用行业领域包括野外数据采集、物流运输、安全监测、救灾应急等。

八院研制的多型长征火箭也收获了包括民营商业卫星、科学实验卫星、高校卫星发射在内的不少市场订单。

  航天科工四院副院长张镝说,借助行云工程,用户可以发送128字节以内的短报文。该系统终端可集成到芯片嵌入手机,实现智能手机与卫星直接通信,用户即使走到“天涯海角”,也能发短信给家人报平安。未来该系统还能开发语音服务。

  • 东方红高通量卫星

  刘石泉介绍,该工程计划在年内进行总体方案论证,开展关键技术攻关;2018年3月前开展初级系统试运营;2020年年底完成全系统构建,随后投入常态化运行。

与一般通信卫星相比,东方红高通量卫星具有容量大、速率高、价格低、终端轻便、组网快捷等独特优势。

  虹云工程:在世界任意角落连宽带

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  “利用多颗低轨卫星组成星座,提供全球覆盖的宽带互联接入服务,是近年卫星移动通信产业发展热点。”刘石泉说,“目前,国外多家企业均提出了数百颗卫星量级的低轨通信星座计划。”

(来源:中国航天科技集团)

  2015年,航天科工提出“幸福之星”计划,于今年3月正式立项。如今,这项计划被命名为“虹云工程”正式公布。与行云工程的窄带不同,虹云工程对应星载宽带全球移动互联网项目,面向全球移动互联和网络高速接入需求,研制Ka波段低轨通信卫星星座,让用户随时随地实现互联网接入。

后续,中国还将部署超大容量的高通量卫星,预计到 2020 年,可覆盖中国全境以及亚太地区,有力满足"宽带中国"和国家"一带一路"建设工作对宽带通信的迫切需求。

  航天科工二院总师向开恒表示,目前城市中互联网服务比较完善,而偏远地区网络信号则难以企及,虹云工程的目标正是与当前地面网络形成互补。他介绍,该项目一期工程将发射156颗卫星,单星数据吞吐量达4个G,在1000公里轨道上组网,基本实现覆盖全球的宽带互联网接入。同时在地面段建设服务半径为2500公里的信关站,以及数据吞吐量达40兆的用户站。他表示,每个用户站可以作为“热点”,可以让周围用户实现互联网宽带接入。用户站包括固定式,以及车载、机载等移动式,随着技术进步还能进一步小型化,实现随身携带。

  • 鸿雁星座

  向开恒说,按计划,2017年前将发射首颗技术验证星;2019年前发射4颗业务试验星,建造2个信关站,形成初步网络;2021年前完成一期工程系统构建。未来还将增加更多卫星,建立星间链路,实现更全面的覆盖,并提供更好的用户体验。届时,用户身处世界任何角落,都能享受互联网服务。

鸿雁星座,全称“鸿雁卫星星座通信系统”。该系统由三百余颗低轨道小卫星及全球数据业务处理中心组成,具有全天候、全时段及在复杂地形条件下的实时双向通信能力,可为用户提供全球实时数据通信和综合信息服务。

  腾云工程:空天飞机2030年完成试飞

鸿雁星座将集成多项卫星应用功能。其卫星数据采集功能,可实现大地域信息收集,满足海洋、气象、交通、环保、地质、防灾减灾等领域的监测数据信息传送需求,并可为大型能源企业、工程企业等提供全球资产状态监管、人员定位、应急救援和通信服务。

  腾云工程对应空天往返飞行项目,突破以组合动力、机体/推进一体化技术为代表的核心技术,完善试验设施建设,建成空天飞行器技术综合研究体系。

  • 夔龙系统

  空天往返飞行器俗称空天飞机。刘石泉介绍,这是可执行航天发射任务,并多次重复使用的新一代天地往返飞行器,可在地面机场水平起飞,具有廉价、安全、便捷、机动等优势,是国际上天地往返运输领域的发展热点。

该系统是中国首个全球差分参考增强服务网,也是世界上首个支持北斗系统的全球差分参考增强服务网。建成后,“夔龙系统”将通过全球 300 个参考站所收集的数据,精确计算各卫星导航系统在电离层延迟、轨道及时钟上的误差,并将这些误差改正信息通过多种播发方式发送到终端,可以显著提升系统的定位精度和可用性。

  刘石泉说,空天飞行器从机场水平起飞,在大气层中加速爬升;到达30至40公里高度时一二级分离,一级水平着陆返回;二级继续爬升进入近地轨道,完成运输任务后再入返回。

  • 捷龙火箭

  戴江勇表示,该工程涵盖多项关键技术,包括结构和热防护、气动外形设计、组合动力系统等。

除了以上项目之外,中国航天科技集团有限公司一院所属中国长征火箭有限公司还在今年 7 月 31 日正式发布了小型固体商业运载火箭中文名称——捷龙一号,意欲抢夺快速发射市场。

  记者了解到,组合动力是一种新型动力,其基本原理是集成火箭发动机、冲压发动机、航空发动机等不同动力模式,取长补短——飞行器起飞时,使用低速性能最高的航空涡轮发动机;达到一定速度后改用适应在大气层内高速飞行的冲压发动机;到达临近空间,再用火箭发动机进入太空。

航天科工“五朵云”

  戴江勇说,腾云工程计划在2020年完成组合发动机模态转换技术验证飞行试验;2025年完成关键技术攻关;2030年完成两级入轨空天飞行器技术验证试飞。

在 2016 年的第二届中国(国际)商业航天高峰论坛上,中国航天科工集团公司发布了俗称“五朵云”的商业航天工程,即飞云、快云、行云、虹云、腾云项目,同时重申了构建快舟、开拓、羽舟、巧舟、轻舟五大系列运载系统。

  快舟火箭:商业发射“主力军”

  • 飞云:无人机载区域网

  随着商业航天快速发展,具有快速、灵活、经济特点的快舟系列运载火箭,有望成为执行发射任务的“主力军”。

该项目是以高空长航时无人机为平台,为地面网络无法覆盖到的特定用户提供网络接入服务。该项目所用到无人机由航天科工三院开发,有效载荷为 50 公斤,可在两万米高空连续飞行 5 天。

  刘石泉介绍,该系列火箭中,通用型固体运载火箭快舟一号A,对700公里太阳同步轨道的运载能力为200千克,计划于年内完成总体优化;快舟十一号火箭太阳同步轨道运载能力为1吨,计划于2017年完成研制并首飞;直径3米的快舟二十一号火箭预计2025年完成研制。

  • 快云:临近空间飞艇载局域网

  张镝说,国内首家商业火箭公司——航天科工火箭技术有限公司已成立,预计到2020年将形成年产50发快舟系列火箭的生产能力。

快云是采用飞艇作为平台,高度较飞云更高,因而覆盖的范围更广,可为用户提供中继通信、引导或监视等服务。

  高红卫表示,五大商业航天工程涉及多类天基与空基平台、有效载荷及地面支持系统的研发生产,并将带动多类运载系统和地面应用系统的开发与应用。

  • 行云:星载窄带全球移动物联网

行云工程系统由空间段、地面段和用户段组成。其中,空间段由 48 颗在 800 千米高度轨道运行的信息接入卫星和 9 颗在 1400 千米高度轨道运行的中继卫星组成,旨在通过建立一定规模的卫星星座,对南北纬 50 度范围内的用户提供数据采集、信息双向实时传输等综合物联网信息服务。

  • 虹云:星载宽带全球移动互联网

虹云工程是以低轨小卫星星座为主,旨在改变了现有的互联网接入方式,实现全球范围的无线宽带覆盖。

  • 腾云:空天往返飞行器

与传统火箭和航天飞机不同,腾云工程的目标是实现空天飞行器采用地面机场水平起飞且重复使用,符合下一代天地往返系统的发展方向,预计 2030 年开始试飞。

  • 快舟火箭

在进展最快的“快舟”运载火箭方面,中国航天科工集团下属的航天科工火箭技术有限公司是目前国内融资最多、最先完成商业发射的商业火箭公司,接下来还将挑战快舟一号的高频率发射和快舟 11、快舟 21 等后续产品的试射研发工作。

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