中国商业航天发射场的出路在哪？

中国商业航天发射场的出路在哪？

作者 | 宇宙人

在我国，商业航天才刚刚起步，前途未卜；商业航天产业生态也还远远没有建成，虽然我们鼓励一波又一波青年才俊投身商业航天创业，但迄今还没有太空探索技术公司这样的龙头企业出现。未来究竟还有哪些商业航天公司会冒出？其中又有哪一家能够担当起这个角色？现在下结论，为时尚早。

但一点可以明确的是，商业航天不是比拼发射卫星及其数量，而是比拼卫星应用。如果把国内已经提出的、比较有可能落实的商业星座计划加在一起，总部署数量在2000多颗的规模。其中多数是可以一箭多星发射的中小卫星。也就是说，航天发射市场的空间并不大。如果某些机构认为这个市场空间非常广阔，需要大干快上。我们不禁要问，到了上述星座全都部署完成之后，这些耗资巨大的发射场和全国各地跟风而起的产业园，将往何处去？

为了帮助有关单位规避风险，本文将从燃料制备、检测设施、总装测试设施、卫星测试和集成设施、测控通信设施、航区和落区安全、消防安全、财务（经济）、环保等几个维度，来分析产业生态缺失的情况下，国内应当如何思考、规划、建设和运营商业航天发射场。

关于发射场的建设和运营，国内外都有大量专业书籍做了详细论述。除了发射塔架之外，还有一些最起码的、必须考虑的要素。如果我们把这些要素做一个详细分析，会发现商业发射场绝不是一时兴起就可以动手去做的创业项目。

燃料制备和检测设施：商业发射场是用来发射运载火箭的，那么它的设施就和火箭燃料的选择有直接关系。

固体燃料的火箭不需要在发射场制备燃料。但液体燃料就不同，目前国内的液体商业火箭方案，选择的燃料无外乎液氧、液态甲烷、煤油之类。除了煤油获取和存储较为简单之外，液氧和液态甲烷都是高危化工产品，也是安全生产监督管理部门重点监控对象，需要复杂的设施来制造和存储，周边还需要隔离出足够的安全区。另外，火箭所需要的燃料纯度，比一般的工业企业高得多，不够纯净的燃料会让火箭变成美丽的烟火。所以，液体火箭燃料的制备、检测和存储会是一片占地面积相当可观的高能耗设施。

当然，固体燃料火箭也有自己的需求，国内有资质生产大直径固体燃料火箭发动机的企业屈指可数，牌照掌握在少数国企手中。民营企业一般要采取外包方式来生产自己的火箭发动机。从前期市场运行来看，国有企业对这种外包合同都采取了积极合作的态度。但问题在于，大直径固体发动机对火药柱完好性的要求非常高。那么，是不是要在发射场设置药柱无损探伤设施？如果发现药柱受损，是就地销毁还是送回厂家？这都需要在发射场建设上加以考虑。而且，把几十吨重的烈性火药运来运去，其可能遇到的情况极其危险，用“定时炸弹”来形容也不为过。固体火箭进入发射场之后，哪怕只停留很短的时间，也要按危险品来管理，相应的设施和措施依然是必不可少的。

总装测试设施：在送往发射工位之前，火箭上的各种机械、电子设备要经过严格的测试，符合要求才能放行。现代火箭一般采用两级或者三级构型，在顶部还有卫星适配器和整流罩。所有这些都要在发射前组装起来。这就需要相应的厂房和设备，而且技术要求相当高。国外商业发射场的惯例，是发射服务商在发射场租用厂房或者租地自建厂房。中国和俄罗斯则是在国有资产运营背景下使用发射场的总装测试设施。

卫星测试和集成设施：火箭不是独自上天的，它的任务是把卫星送上天。在起飞之前，同样要对卫星进行相应的测试，并且安装到适配器上。如今小卫星、特别是立方星流行，再小的火箭也要考虑一箭多星发射，这对于测试和集成提出了更高、更复杂的要求。因此，在发射场设置卫星测试和集成设施是非常必要的。

测控通信设施：火箭起飞之后，需要在测控通信系统的监控下才能正常飞行，无论是级间分离、整流罩分离还是星箭分离，都需要地面指令。地面也要随时判读火箭发回的数据，确定各分系统的健康情况，然后才能对下一步的指令作出决定。这项工作一般是通过雷达或者光电系统来实施的。不同飞行阶段需要不同位置的测控系统发挥作用。

航区和落区安全：一般来说，一级火箭的飞行高度在稠密大气层之内，这意味着它的燃料耗尽之后，会完整地掉落下来。即使是碳纤维材料制造的小型火箭，燃料耗尽的一级也是相当巨大的物体。如果掉进人口稠密的地区肯定会造成人员伤亡和财产损失。此外，还要考虑到火箭一旦发生故障和被迫自毁的可能性。因此，一级火箭飞行轨迹下方最好是无人区，至少是人烟非常稀少的地区，如沙漠或海洋。这个方面，酒泉发射场和文昌发射场，包括后期扩展工位，都相对有一定的优势。

消防安全：火箭的燃料不论固体液体、有毒无毒，全都是易燃易爆的危险品。因此，发射场必须有相应的消防力量。这样的消防力量还必须接受过火箭相关事故的特殊训练，能够在万一发生事故的时候正确应对。

财务：既然讨论商业航天，钱的问题恐怕是不可回避的。商业发射场没有让国家拨款的道理，哪怕是国有资本介入，也要按照商业原则来运行。长期运行的商业发射场涉及到规划、设计、征地、施工、水电气接入、通信设施等多方面的工作，不筹措到数亿元规模的资金是很难投入建设的。要知道，伊隆·马斯克租用一个NASA现成的发射工位，即使NASA只收每年不到20万美元的象征性租金，他也投入了2亿美元的改建费才得以投入使用。或许有人会指出，美国和新西兰的一些新建发射场成本非常低，但，其投入总数也超过了1亿元人民币。具体详情，我们会在后文中分析一下个中缘由。

人才：任何投资、场地、设备、设施，都要靠人来运作和控制。懂得发射场运行的人，在人才市场上绝对是少数。虽然军队的航天发射场运营部队每年都有干部战士转业、复员，但是要想组建一支完整的发射场运营队伍，更需要能够领军、管理的高端人才，需要能通晓技术细节、防止灾难性后果的灵魂人物。而且人才队伍的建设应当先行。实际上，无论行业内外，有哪家企业可以立刻拉出一支有战斗力的发射场运营队伍？至少，我们目前还没有看到。

世界上正在运行的发射场并不多，中国有四大发射场、俄罗斯有三个、日本有两个、欧洲一个、印度一个。美国常用的主力发射场也只有卡纳维拉尔角和范登堡基地两处。

中国的发射场数量看起来比美国、俄罗斯的在用发射场都多。当然，客观地说，每个发射场的工位都不多。酒泉发射场的常用工位只有两个，一个用来发射长征二号F火箭，一个用来发射长征二号、长征四号系列火箭。西昌发射场有两个工位，分别用来发射长征三号的不同型号。太原发射场有两个工位，可以发射长征二号、四号系列火箭。文昌发射场拥有两个发射工位，分别用来发射长征五号和长征七号火箭。

相比之下，拜科努尔中心有71个发射工位（俄罗斯的普列谢茨克发射场条件不佳，使用频率很低；东方发射场还没有最终完工）。美国卡纳维拉尔角的航天设施分为NASA和空军两部分，有整整47个发射工位。美国范登堡基地有51个发射工位，换言之，中国四大发射场的工位——包括在用的和退役的——加在一起，也比不上美/俄的一个主力发射场。美俄发射场工位多，和冷战期间两国型号研制战线长、型号多，是有直接关系的。特别是范登堡基地是重要的弹道导弹试验场。在返回式侦察卫星时代，由于卫星寿命有限，为了保持高强度侦察，两个超级大国必须频繁发射，这也带来了发射场塔架多、任务繁忙的结果。如今，随着冷战的结束、高可靠长寿命卫星的广泛服役和小卫星技术的蓬勃发展，对航天发射次数的需求正在降低，高通量通信卫星的普及加剧了这个趋势，美俄的发射工位已经大量闲置和封存。

拜科努尔中心的71个工位中，有个别在事故中损坏，多数闲置。只有8个依然在使用，分别用于发射“联盟”、“质子”、“天顶”、“安加拉”等火箭。由于俄罗斯内外的政治经济形势变化，业务量正在萎缩。

美国卡纳维拉尔角的47个工位，目前有4个还在使用；范登堡基地有51个发射工位，其中有25个是导弹发射井，另外26个发射工位中有部分已经封存，还在使用的有14个，同时，其中编号为SLC-8的发射工位已经出租，是加利福尼亚商业航天港的主要设施，用来发射“人牛座”火箭。在这些工位中，只有肯尼迪中心39A工位和范登堡基地4号工位因为发射猎鹰九号火箭而任务相对饱满，其他工位的年发射量都只有个位数甚至常年空闲。在卡角中心向北一些路程，还有一个叫做NASA沃尔普斯飞行中心的地方。这里拥有6个发射工位，目前只有两个在用，用于“心大星”火箭发射“天鹅座”飞船，给国际空间站运送补给，从2006年至今的近13年以来一共只发射了11次。

中国发射场的工位少，有没有带来发射场不够用的问题呢？我们一起来找找答案：国内近几年的年度发射次数都在30次上下，达到了历史高点。但需要知道的是，西昌用于发射中圆轨道、地球同步转移轨道和更高轨道的卫星，短期内还看不到民营企业能够制造出这样的大型火箭来利用西昌基地的发射工位。即将来到的鸿雁、虹云、行云等星座部署任务，是未来十年间国内规模最大的星座了。但这些星座都是小卫星组成的，用大型火箭在四大基地的某一个或某几个一箭多星发射，实际发射次数并不多。其他地区即使新建发射场，也承揽不到这几个星座的发射任务。至于一些只有PPT的“商业星座”，要讨论它们的发射场选择，为时尚早。

上面谈到的问题都和钱有关。但有些东西花钱也是买不来的，那就是发射场的地段。也许有人会说，我国地大物博，地段不是问题。那好，我们来看看，隐藏在地段背后的深层次问题。

上文中讨论了航区和落区的问题。无论大型火箭还是小型火箭，只要打算把载荷发射到地球轨道上，飞行弹道都是类似的。无论发射载人飞船还是发射纳卫星，都会面临航区和落区安全的问题。中国是一个东部发达、中西部相对落后的国家。这就意味着任何经济发达、人口稠密的地方完全不可能用来建设发射场。

那么在东部建设海滨发射场情况如何？答案是，问题同样存在：中国东部沿海经济发达，近海客轮、商船、渔船、航班密集，哪里还有地方设置火箭航区和落区？哪里有条件禁止民航飞行、设置发射窗口？长征11、快舟2号这样的固体运载火箭是从导弹衍生而来，理论上说，任意停车场甚至高速公路应急停车带都可以让它们停车就发射。但在商业背景下，在各种安全因素的考虑之下，只能到酒泉等传统发射场去起飞。至于液体燃料火箭，在人口稠密地区新建大规模危险品生产、处理和存储设施，环保和安监压力何其巨大。液体燃料设施不出事故则已，出事就是大事。在缺乏有经验团队的背景下，甚至是军队式的管理要求下，一旦发生爆燃事故，地方政府的政绩考核与声望就不是简单的大幅度丢分的问题！而是丢掉乌纱帽甚至获刑的问题。

那么，其他地区呢？我们来看看西昌卫星发射中心。这里如今也面临着越来越严峻的航区和落区安全问题。曾经是无人区的贵州山区、湖南南部山区，随着经济的发展，如今也越来越发达。火箭残骸落入村民活动区域的新闻时有耳闻，本刊曾专门为此撰文《为什么不要围观火箭残骸》，就谈到了火箭残骸中残余PEJJ四氧化二氮带来的环境和健康问题。在俄罗斯拜科努尔航天中心的航区和落区，火箭残骸中的有毒燃料同样对居民健康造成了长期危害。虽然新一代运载火箭都采用了无毒燃料，但火箭残骸掉进居民区的风险还是不能忽视，“火箭整流罩当公交站雨棚”在民众看来是趣闻，但从发射场安全管理的角度来看，从来都是严重问题。

因此，也正是因为安全问题的考虑，发射场的选址和建设都非常艰难。世界上正在运行的几个发射场，都是政府出面，进行详细勘察和规划之后，才选址建设的。

世界上确实也在规划和建设一些新的小型火箭发射场，比如火箭实验室公司在新西兰马希亚的发射场、美国阿拉斯加州正在建设的太平洋发射场和英国正在考虑的苏格兰发射场。不过这三处发射场有一些天然的优势。它们所在的地方人烟稀少。马希亚发射场是一块私人牧场，主人为了支持后辈创业，几乎无偿地把这块土地借给火箭实验室公司使用。而发射场南部就是浩瀚大海，除了少数渔船之外空无一人，连航班都没有，使用成本很低。阿拉斯加发射场位于科迪亚克岛，南部同样是荒凉的海面，只有少数渔船在航行。从中国大陆前往美国西海岸的航线在发射场以北大约800千米的高空通过，空中交通管制协调的难度很小。英国筹建的新发射场位于苏格兰北部的荒凉滩涂上，附近只有一个数千人规模的居民点，火箭飞行路线下方是一片浅海，安全问题同样很宽松。

上面所谈的这些问题，发射服务业内的人们并不是不清楚。很多国有商业火箭公司、民用火箭公司的创业者和负责人，都在业内纵横多年，对发射场和火箭的细节非常清楚。那么，为什么他们还是热衷于新建商业发射场？

实际上，国有航天企业很早就考虑过建设自己的商业发射场。这主要是因为现有的四大发射场（文昌发射场建立之前是三大发射场）在军方管辖之下，无论管理模式还是运行模式都与商业发射市场存在着一定的不兼容。特别是在军民融合发展战略提出之前，发射场和服务商之间对于模式的探索进行得并不容易，很多协调上的问题要高层亲自出面才能解决，这显然不适合商业化、常态化的发射服务。

不过，军方并不支持航天企业自建商业发射场，表现出了强烈的反对态度。另外，航天发射场是重资产，当时国内卫星制造水平还没有跟上来，发射外星又受到美国禁运的限制，即使建立了商业发射场，也不能实现充分利用。因此这个问题就搁置起来了。

最近几年，政策、技术、市场同时发生了巨大的变化。军民融合发展战略正在得到积极贯彻；国内运载火箭技术成熟、谱系丰富；通信、导航、遥感等科学卫星技术水平显著提高，元器件自主能力大幅度增强；商业航天市场得到高度重视，出现了多个卫星、火箭供应商，并且得到了一定规模的投资。因此，商业发射场的问题再次摆到了业界面前。新兴国有制造商、发射服务商和部分商业航天公司为谋求建立“全产业链”，各自成立了相关的发射场论证小组，有的机构是为了利于自身业务发展，还有的机构不过是为了过上“坐地收钱”的悠闲生活。

客观说，现有四大发射场尚且没有建立起一个透明的、可以长期运行的机制。军队全面停止有偿服务是已经生效的军令，这就意味着军队不能从发射场运营中收费。但是商业发射同样要使用发射场的设施，除了水电气之外，还有技术支持、测控、消防、回收所产生的成本。一旦发生事故，还要产生应急救援的成本。这些费用如何界定？如何支付？

这些问题一直困扰着商业发射服务的相关各方。发射服务企业选择“两条腿走路”，一方面努力协调，使用现有发射场，一方面设法自行建立商业发射场，这也是情有可原的。

但是我们在上文中已经进行了分析，企业自建商业发射场，短期内看不到必要性和可行性，那么商业航天发射可以怎么做？应该怎么做？

首先，当然是努力用好现有的发射场，这不仅仅是权宜之计，也符合国家的大政方针。这其中，可能要经历痛苦的过程，有合作、有矛盾、有共赢、也有利益的切分，但势在必行。

从技术上说，当一个地区开辟出发射场后，所能容纳的发射工位是相当多的。中国四大发射场的“使用面积”潜力远远没有用尽。尤其是酒泉基地和文昌基地的地域广大，面向沙漠或者海洋，航区和落区安全问题比较宽松。而且四大发射场规划严密、设施完备、环保和安全措施到位，有关的运输模式也已经非常成熟。有关管理部门也一直在积极探索发射场商业化的道路。目前已经实施过飞行试验的几家民营火箭公司，都是在酒泉基地放飞的。新建的文昌发射基地虽然承担着载人航天等重大国家任务，运营单位也在积极讨论向商业发射开放的问题。商业公司与管理部门共同建立起合理的机制，效仿肯尼迪中心39A工位的模式，改造退役的旧工位用来发射液体火箭，或者在未开发地块上新建机动式火箭发射场，满足商业发射需求是绰绰有余的。

这样的预测并不是凭空得来。在未来10年时间里，在国有商业发射公司的强力竞争之下，民营火箭公司所能够拿到的发射合同不会太多。我们假设到2025年，包含国有企业在内的国内商业火箭公司每年总共可以实施10次商业发射——从现有市场需求前景、企业的技术成熟度来看，这已经是非常乐观的预估了。按照民用商业火箭的技术指标，多数用来实施太阳同步轨道或者低轨道发射，酒泉一个发射场完全可以承接下来。

另一个重要的问题是，商业发射场的追求也不能一味追求荒凉偏僻，这会带来非常高的运输成本。火箭和卫星都不是什么可以长途颠簸的货物，运输过程中还需要一定的安保手段。国有航天企业向四大发射场的转运工作，已经形成了一定的模式，经验和方法可以为商业航天企业所借鉴和沿用。如果开辟新的发射场，转运工作要从头摸索，这其中耗费的，就不仅仅是成本的问题，还需要多年时间。

国外也有这个问题，火箭实验室公司虽然在新西兰马希亚发射场起步，但公司老板贝克没有打算把这里当主要发射场。毕竟，让客户把卫星长途运到新西兰，再运到偏僻荒凉的马希亚发射场，成本也是很高的，那里也没有卫星处理设施。贝克选择在美国新建发射场了吗？没有！他选中的，正是前文中所说的NASA沃尔普斯飞行中心，这里已经被开辟为大西洋中部商业航天港。贝克打算在这里建设一个投资2000万美元的小发射工位，来发射“电子”火箭。贝克还打算在必要的时候，从卡角基地和阿拉斯加州太平洋发射场发射，但只是作为备份。

至于人称“钢铁侠”的商业航天偶像伊隆·马斯克，他在前几天终于用自己的火箭把载人飞船发射到太空里，成功与国际空间站对接，再次领跑全球商业载人航天。马斯克自从进入航天产业，先后实现了发射火箭、发射飞船等里程碑，还启动了全球宽带星座的部署。这些成就，建立在脚踏实地的基础之上，以扎实的技术实力和产能为基础，而不是仅仅为概念或炒作。在发射场这个问题上，他同样也是非常务实，选择了利用和改造现有发射场工位，而不是投资新建。曾经一度传出马斯克打算在加利福尼亚州建立自己的专用发射场，但至今没有后续消息传出。

与他一同推进商业航天的布兰森、贝索斯等人虽然在媒体上颇为高调，但在发射场选择上同样扎扎实实按照自己的既定方针，稳步推进，没有盲目跟风。布兰森循序渐进地在莫哈维基地推动试飞工作。贝索斯也早已宣布，租用卡角基地的36号工位，经过改造后用于发射“新格伦”运载火箭。

所以，用好现有的发射场，是商业发射服务业的首要目标。

总体来说，我们对商业航天的前景持积极的乐观态度。在以后，四大发射场可能终将无法满足中国商业发射服务的需求。那么，如何建立真正的、纯粹的商业航天港？

在我们这个世界上，确实存在着纯粹的商业航天港，它虽然弱小，但已经顽强生存了数十年。这就是距离范登堡基地不远的莫哈维航空航天港。需要注意的是，莫哈维的拿到的牌照是“水平起飞航天发射”，也就是说，火箭要用飞机挂载，从跑道上起飞，到高空再释放。这为国内商业航天发射场提供了新的思路：我们一定要把火箭垂直从地面射上去吗？如果一定要垂直起飞，一定要在陆地上进行吗？美国、俄罗斯合资建设的海上发射平台已经运行多年，虽然面临很多非技术因素的困扰，但也为我们提供了一个有价值的参考对象。这个用退役石油钻井平台建立的海上发射场，可以自由选择自己的经纬度，让“选址”这件事变得异常灵活。

另外，既然是商业航天，发射场的运行就应当具备国际视野，不但要考虑国内的发射，也可以考虑接纳国外的火箭发射。特别是国外的很多小型火箭创业企业，他们同样面临着寻找和选择发射场的难题。中国航天已经形成了足够的口碑，能够吸引国外航天企业与我们合作。这不但有利于国际航天商业合作，也有利于国家政治和外交形象的打造。

实际上，今天地球轨道上的天基信息综合利用只是人类进入宇宙、利用宇宙资源的开始。当人类离开地球摇篮，成为真正的多星球种族，航天发射将与今天的民用航空一样，成为日常生活的一部分。那时候，商业发射场才将真正迎来自己的黄金岁月。我们未必能看见这一天的到来，但现在就应该向这个目标前进。为此，我们提出对于商业航天发射场建设的一些思路。

首先是准确定位。如果确实打算改建或者建设发射场，所服务的对象是谁？他们为什么要选择这里作为起飞的地点？他们在这里可以找到更低的成本、更广阔的发射方向、更好的服务吗？这个发射场的独特性在哪里？我们能够为行业带来经济效益吗？能够为宇航相关学科带来科学效益吗？能够承担军民融合和国际合作任务，进而为国家带来政治、军事、外交的综合效益吗？能够不断自我进步，不断提高自动化和智能化水平，支撑航天运载器和航天飞行器技术进步，乃至倒逼相关领域技术进步吗？

第二是政府支持。和所有基础性行业一样，没有政府的支持，任何商业活动都不可能有序开展，甚至不可能得到经营许可。国防科工局长期以来一直高度重视商业发射活动，具体领导和办事人员与航天界技术骨干相当熟悉。因此在政府支持这个问题上，我们拥有良好的基础。

第三是军地协同。如同民用航空、铁路、公路、水上运输一样，商业航天发射本身就是一种军民两用活动。民航的空中交通管制是在军地双方密切协同下进行的，空军和民航的管制员甚至是在同一个管制室里办公。有关的机制可以直接为商业发射所借鉴。

第四是顶层论证。这里的“顶层”是商业意义上的，必须把前文所谈到的各种商业、技术问题充分考虑进去。商业发射是一个环环相扣的产业，任何一个环节的缺失都会导致前功尽弃。在这当中，我们要高度强调人才队伍建设在顶层论证中所应当占据的地位。发射场运营队伍在全世界都是稀缺人才。原因是这样的：要具备国际视野，要有国内外发射场的学习或者考察经历，对相关的先进理念和技术体系架构有充分认识；有在国内发射场从业的经历，最好是从基层开始，凭自己的努力上升到中层，有升任高层的经历当然最好，不过这样的领军人物可遇不可求；经受过考验，这意味着要经历过事故和失败，经历过灾难性事故的人才更是宝贵，他们有高度责任感和敬畏之心，有对技术问题的敏锐直觉，能够在关键时刻呈现出英雄本色，挽救一次发射、一个企业甚至一个行业。

第五是科学设计。这个话题听起来有点不合理。航天本身就是科学，为什么还要强调科学设计？但是需要知道，在不合理KPI的催促下，一大群高素质人才违背科学规律，这种事情发生过不止一次。发射场设计是不是符合科学规律，发射活动的安排是不是符合科学规律，会立竿见影地反映在发射活动上。苏联已经用火箭军司令的性命向我们证明了这件事，商业发射同样要引以为戒。

第六是商业运营。商业发射场是为商业服务的，是商业航天产业生态的一部分。发射场存在的意义，是为上下游环节提供服务，为火箭、卫星提供服务，为地面、海洋、空中和宇宙环境承担责任。要制定合理的价格和合理的服务流程，要让来到发射场的企业和消费者感到舒适。垄断飞天之路，“坐地收钱”的模式，是要第一时间摒弃的。