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2025 年，中国航天迎来商业化转型的第十个年头。卫星研制从“定制化”向“批量化”生产转型，火箭发射朝着“低成本、高复用”方向突破。海南商业航天发射场的首飞，手机直连卫星商业化落地，以及海外试运营业务的拓展，将推动我国低轨卫星互联网星座建设进入规模化组网新阶段。然而，我国低轨卫星通信领域仍面临诸多挑战。在国际竞争中，频率轨道资源申报相对滞后，“占频保轨”任务紧迫。对标 SpaceX，我国在卫星组网规模、发射成本控制等方面仍存在差距。
当前，商业航天已步入2.0时代，在这一转型升级的关键时期，作为火箭创业公司、商业航天领域的投资人或者对商业航天感兴趣的科研人才来说，有哪些该避的坑和应该抓住的机会呢?本文将简明扼要地进行逐一分析，欢迎业界伙伴批评指正，开放交流。
一
2023年后，
商业航天从“摸着石头过河”变为明确的
“需求牵引”，火箭型号的竞争刚刚开始
2025年2月17日，中国招投标公共服务平台发布《千帆星座2025年发射服务项目》(第二次)失败公告。自2月初以来，两次发射招标均失败。招标至少需要三家公司，故项目最终流标。目前，国内仅有航天一院和航天八院两家单位可以满足条件，民营火箭公司因招标要求的技术限制无法参与竞标。这主要是因为民营企业的现役火箭无法达到太阳同步轨道运载能力(SSO)4.5吨的标准，不符合招标标准，意味着无法拿下最大的低轨卫星市场。
对于民营航天火箭持续流标的现状，笔者认为是由一些历史客观原因导致的，而破局之道将在未来2-3年内出现，初创企业如果拥有一款市场定位准确的型号，可以实现弯道超车。
回顾发展历程，2015 年国家三部委联合发布《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025)》，拉开中国航天商业化转型的序幕。但直到2023年，随着“星网计划”、“垣信 G60 星链”、“鸿鹄三号”等巨型星座项目加速落地，商业航天才从“摸着石头过河”正式走向“需求牵引”的商业闭环。
火箭型号在过去10年也经历了三次变迁，即：
2015-2021年，发动机、伺服机构、贮箱等核心零部件的供应几乎空白，液体发动机难以获取。商业火箭公司以直径1.4米，近地轨道运力300KG的一次性固体小火箭为主，单公斤发射价格在10万元左右。这一阶段以双曲线一号、谷神星一号等火箭为主。
2021-2023年，随着蓝箭航天成功攻克80吨级液氧甲烷火箭，以及航天六院对外出售百吨级的液氧煤油火箭，我国商业火箭公司在2023年实现了3.35米直径的液体火箭首飞。但受限于火箭贮箱的直径与发动机并联的数量，这一时期的火箭运力基本在1-2吨，单公斤价格在五万元以上。由于这一时期卫星端仍未出现巨型星座，火箭公司在型号论证期缺乏明确的需求牵引，选择了相对保守稳健、体制内拥有丰富经验的3.35直径的运载火箭。事实证明，3.35米直径的一次性液体火箭商业价值有限，运力严重低于客户的需求。
2023年，两大低轨互联网星座对火箭提出了更加明确的要求，即低成本、大运力。以千帆星座为例，火箭需满足800KM轨道高度，4.5吨以上运力；GW星座的轨道高度集中在1100KM左右，一枚火箭需满足发射9颗650KG级卫星，同时希望商业火箭公司的发射成本不超过28000元/KG。火箭的起飞质量和直径，与自身的运载能力、成本，息息相关。2023年后，真正有商业价值的火箭至少是一枚直径四米级、起飞质量500吨以上，运载能力7吨以上，未来具备复用能力的中大型液体火箭。
二
为何四米级以上火箭才有商业价值？
可复用的中大型运载火箭目前有哪些技术
卡点？
商业航天的本质是“商业”二字，满足星网、垣信等两大巨星低轨互联网的火箭，才能在市场上取得最大的商业价值。前文通过回顾2023年之前的历史我们不难看出，中国的火箭型号经历了由“供给驱动”变为“需求牵引”，随着客户端的组网要求，2023年后商业航天经历了一波新的洗牌。
从Space X的卫星和火箭发展我们可以很清晰的看到一个趋势。卫星未来通导遥一体化、手机直连的功能成为必然，导致整星的质量从300KG逐渐涨到1.7吨。而同一个轨道面上卫星的数量是相对确定的，这必然的结果就是卫星的大型化会进一步驱动火箭的大型化。目前两大低轨互联网星座正处于一代星的阶段，普遍重量在300-600KG，即便如此也需要火箭拥有7吨左右的运力，等效为4米级的直径。
图1：卫星大型化驱动火箭大型化
笔者认为，在未来，中国的火箭竞争起点是直径四米级，随着下一代卫星功能的复杂化与重量的提升，最终会在7米级以上(参考蓝色起源的新格伦，LEO运力30吨以上)达到竞争白热化和极致的低成本。
这里就不得不提运载火箭的一个特点，等效直径越大，火箭的运载能力越强，单KG的价格成本越低这个特点。下面我们进行一些量化数据的直观展示。
图2：运载能力与等效直径关系
(m=0.1D3，拟合优度R2=0.89)
通过对 177 种火箭的直径、长度、规模、起飞质量、运载能力进行统计，得到以下统计结论：
(1)LEO 运载能力与起飞规模成正比关系，即我国运载效率平均值在2%左右，即真实运力=起飞质量*0.02，效率较高的团队可以达到2.5%，但是与美国存在较大差距。当前国内的中大型液体火箭的真实运力与所宣传的有较大出入，投资人们可以通过起飞质量来自行计算其真实性。目前来看，低于500吨起飞质量的光杆火箭型号较难接到两大巨星互联网星座的订单。 (2)我国的设计能力，更适合做一款长度/直径低于17的火箭，太细长的火箭会严重影响运力，并增加控制的复杂度。长征5号的矮胖属性，也造就了其更高的运载效率。 (3)起飞质量与等效直径平方成正比关系。500吨起飞质量，光杆火箭对应在4米的直径范围。
(4)运载能力与等效直径立方成正比关系。
有了这些量化的概念，我们也就不难得出，为何2023年之后，大家集中精力研发的都是四米级的火箭，动力系统也均为“9+1”的形式，即一子级九台发动机并联。那么问题来了，既然火箭的终极追求是直径越粗越好，为何民营航天不去研发直径更大、运载能力更强、且单公斤价格成本最低的火箭呢？这主要由动力与结构两大技术原因限制的，也是未来商业航天公司需要努力攻克的。
1. 当前我国发动机推力严重不足，急需大推力的全流量补燃循环液氧甲烷发动机来解决。目前市面上主流的发动机均为开式循环，单台推力在80吨左右，9台发动机并联后起飞推力在700吨左右，可以满足四米级的火箭500多吨的起飞质量。然而当火箭直径达到五米以上之后，起飞推力的要求来到了1200吨以上，如果仍然采用现有的80吨级发动机，则需要至少15台发动机并联，这无疑大大增加了动力系统的复杂程度。因此，商业航天公司在动力端的首要目标是提升单台发动机的推力，来实现更大的起飞推力，以便在未来完成五米以上火箭的发射。而这一终极目标，只有液氧甲烷可以实现。
2. 现有的2219铝铜合金的材料体系，难以支撑五米以上火箭贮箱的研发，只有不锈钢的箭体结构才能克服。我们把火箭想象成一瓶矿泉水，里面充斥着各种液体燃料。在飞行的时候，随着燃料的消耗，壳体需要同时承受大气压和轴向压力。直径越大的火箭，对壳体的厚度要求越高，强度要求也越高。铝合金由于焊接性能较差，需要特种的搅拌摩擦焊工艺来焊接，对铝合金板的厚度和焊缝比较敏感，我国搅拌摩擦焊目前在航天上的极限应用就是长征五号的五米直径，且价格高昂，五米级单个贮箱在1700万元以上。
火箭作为运输工具，未来的趋势必然是规模变大，运力成本降低。不锈钢的箭体结构和液氧甲烷的动力形式才能兼顾当下与未来低轨互联网星座的发展需求。
三
液氧甲烷的动力选择不只是为了移民火星，
而是在大运力、可重复要求下的第一性原理。
关于液氧甲烷和液氧煤油的动力选择，六年前的争议比现在要大的多。当时对甲烷持有反对意见的总结来看主要为两点：
1. 体制内没有用甲烷发动机飞行过，大家对于液氧甲烷发动机的可靠性、维护性存在担心。
2.液氧甲烷的密度比冲相对较小，不适用于小直径(3.35米)火箭，会影响火箭的运载效率。
2023年后，随着蓝箭航天与九州云箭发动机的成熟，以及市场对火箭尺寸、回收能力要求的提高，对液氧甲烷动力的质疑逐渐消失。同时随着Space X未来的动力规划(即2027年后由液氧甲烷动力的星舰逐步替代液氧煤油的猎鹰9号)、猛禽发动机与星舰的成熟，追求高性能与极致复用效率成为动力系统的最新要求。
图3：Space X煤油版80吨级梅林发动机(左图)、
280吨甲烷版猛禽发动机(右图)
具体来看，液氧甲烷在以下四个方面拥有明显的优势，有利于提高复用效率：
一、结焦温度高，热管理更简单
· 技术优势：甲烷结焦温度达 978℃(煤油为 589℃)，喷管再生冷却时允许更高温度，推进剂身部设计简化。
· 应用价值：高温下不易结焦，关机后残留燃料在热喷管中结焦风险低，减少冷却系统维护压力。
二、积碳量极少，涡轮兼容性好
· 技术优势：甲烷分子仅1个碳原子，需1470K以上才裂解，燃气发生器工作温度(400-900℃)下富燃燃烧积碳量仅为煤油的16%。
· 应用价值：涡轮工质无碳颗粒堵塞风险，避免叶片磨损，延长发动机核心部件寿命。
三、重复使用性能优，维护成本低
· 技术优势：无结焦积碳困扰，且甲烷易挥发，复用前仅需内腔吹除；无需煤油发动机的氟利昂清理、长时间吹除等复杂流程。
· 应用案例：液氧煤油发动机重复使用需拆解清理积碳，而液氧甲烷发动机可实现 “快速周转”(如SpaceX 猛禽发动机 24 小时内完成回收复检，而煤油版的猎鹰九号平均复飞周期为52天)。
四、点火能量低且增压系统简洁
· 点火优势：点火能量 830kJ/mol，比液氧煤油(7361kJ/mol)低 1 个数量级，电火花即可高可靠点火，无需自燃点火剂。
· 增压优势：甲烷蒸气可直接用于燃料箱自生增压，系统结构简单，对于液氧煤油发动机无法直接汽化煤油对燃箱增压。
除了效率之外，我们在第二章中已经论述过。未来火箭一定是往更大直径、更大起飞推力发展的，对于单台发动机的性能有更高的追求。全流量补燃循环发动机是未来火箭的必然追求，单台推力可以达到200吨。目前只有液氧甲烷可以做全流量补燃循环发动机，这才是甲烷相对于煤油最大的优势，潜力巨大。
全流量补燃循环的核心逻辑是：将全部推进剂(燃料 + 氧化剂)先通过预燃室燃烧，产生的燃气驱动涡轮后，再注入主燃烧室完全燃烧。
与分级燃烧循环(仅部分氧化剂进入预燃室)相比，全流量补燃循环实现了推进剂的 100% 利用，避免了推进剂浪费。与燃气发生器循环(燃气不进入主燃烧室，直接排放)相比，其能量利用率更高。煤油燃料由于自身特性，导致无法做全流量补燃循环发动机：高温下易结焦积碳，堵塞系统。
煤油的主要成分是长链烃类(如 C10-C16)，其结焦极限温度仅约 589℃(远低于全流量补燃预燃室的1500℃+环境)。在全流量补燃的高温预燃室中，煤油会迅速裂解并析出碳颗粒，形成结焦沉积在管路、涡轮叶片或燃烧室壁面，导致通道堵塞、涡轮失效，甚至引发爆炸。对比：甲烷的结焦温度高达 978℃，且分子结构简单(CH₄)，高温下不易裂解积碳，能在预燃室中稳定燃烧。
目前，全球和中国范围内领先的发动机，多数为液氧甲烷动力。
图4：Space X猛禽发动机、蓝色起源BE-4、九州云箭龙云发动机
总结来看：全流量补燃循环与甲烷燃料的结合，本质是 “循环效率” 与 “燃料特性” 的最优匹配：
· 全流量循环通过 “推进剂全燃烧” 释放甲烷的高比冲潜力，同时利用甲烷的低温度富燃特性降低技术难度；
· 甲烷以清洁燃烧、高效冷却的特性，弥补了全流量循环结构复杂的缺点，最终实现 “高性能 + 低成本 + 可重复使用” 的三重目标，这也是其被视为 “火箭领域终极方案” 的核心原因。
四
不锈钢VS铝合金，不仅是成本与效率的
竞争，更是开发范式的改变
商业航天的本质是高端制造业+快递业，低成本、高效率是永远的第一性原理。2023年星舰的首飞成功，标志着不锈钢火箭正式入轨。我国也有蓝箭航天、宇石空间选择了相同的技术路线。传统的铝合金造火箭，是典型的搅拌摩擦焊+网格加筋减材制造，制造周期长，价格昂贵；而不锈钢火箭则是蒙皮桁条的结构形式，实现了成本、效率、易维护三方面的提升。
图5：铝合金火箭(网格加筋)(左图)；
不锈钢火箭(蒙皮桁条)(右图)
不锈钢火箭主要有以下三个优点：
(1)延展性好：铝合金焊接性能较差，只能用搅拌摩擦焊，火箭箭体超过5米，铝板和焊缝较厚时难以焊透。而不锈钢可使用氩弧焊等，能制造更大直径的火箭，目前星舰已经到达9米直径。
(2)成本低效率高：不锈钢比铝合金便宜，可降低火箭制造成本，氩弧焊生产效率显著高于搅拌摩擦焊生产效率。量化来看，一条4米级搅拌摩擦焊产线需要投入2亿元，而每年的产能仅为30个贮箱，可以生产8枚火箭。而一条不锈钢的焊接产线投入仅为5000万元，每年可以生产120个贮箱。从单价来看，4.2米的贮箱四个加起来要3000万元，而不锈钢仅需要350万元，存在着数量级的差距。
(3)皮实耐造：
A. 抗疲劳：火箭追求20次以上重复使用，需抗疲劳，同时对屈服强度、韧性也有了更好的要求，这方面不锈钢的优势更加明显；
B. 耐气动热冲击：火箭从空中到地面受气动热冲击大，铝合金熔点和强度低，回收时需多次点火刹车减轻气动热伤害，不锈钢则不需要，可硬扛高温；
C. 焊缝检查和修复简单：不锈钢火箭检查焊缝缺陷简单，发现问题可直接修补，而铝合金破损后可能需重新更换整个部分。
但是！！！任何的一项材料选择，都有他的两面性。不锈钢最大的问题就是密度大，如何在4.2米这一直径做到与铝合金等重，才是一家商业火箭公司的核心竞争力。目前主要有以下手段：
1. 材料特性适配低温工况
o 不锈钢密度为铝合金 2.7 倍，但低温下强度达铝合金 2.7 倍，可通过减薄壁厚的设计降低结构重量。
o 液氧甲烷燃料持续冷却箭体，不锈钢在低温下强度进一步提升，同时随着燃料消耗，要基于动态温度变化对不锈钢进行优化设计。
2. 结构设计与工艺优势
o 动态温度优化：能够根据火箭飞行过程中的各种受力情况进行精准设计，通过合理调整蒙皮和桁条的参数，使结构在承受相同载荷的情况下，使用更少的材料，进而有效降低结构重量。
o 动力结构一体化：发动机支架与箭体承力结构焊接成型，减少连接件冗余，重量降低且可靠性提升。
o 焊接性能突出：不锈钢可无缝焊接不同功能部件，形成连续受力体系，避免铝合金铆接的间隙损耗。
3. 高低温环境适应性
o 高温场景：不锈钢熔点超 1000℃，再入大气层时无需防热结构(铝合金需多点火减速消耗燃料)。
图6：不锈钢火箭研制及试验流程
所以，不锈钢火箭的探索之路并非一帆风顺，基于上面的解决办法你会惊奇的发现，一家敢于使用不锈钢结构的公司，一定要有一位力学背景的大咖坐镇，无论是蓝箭航天还是宇石空间均是如此。只有对材料、力学、焊接、动力总体、结构总体有全面的认知的技术负责人，才能带领真正发挥出不锈钢火箭“多快好省”的优势。同时不锈钢火箭也有严谨的开发和验证流程，有完备的保障体系。
五
2023年后的商业航天，竞争才刚刚开始！
如何选择理想的投资标的？
最近遇到很多投资人，大家的担忧点普遍都是初创是否还有机会。这里面往往有几个信息不对称的点，笔者今天只想客观公正地讲一下当前商业航天的真实进展。
首先，星网和垣信的需求在2027年后每年大约在200-300枚，目前民营航天没有一家可以满足发射需求。3.35米的火箭我们可以默认为即使发射成功，也难以接到订单。
四米级火箭的真实里程碑只有三部分，在拥有成熟的发动机的情况下，一般需要2-3年的周期来进行研发，这里不得不感谢像九州云箭这样的发动机供应商，才使得创业公司节约了时间，有了跟头部企业抢进度的机会：
(1)把火箭上面级的结构造好，然后安装一台发动机实现地面静态点火。
(2)将火箭下面级的40多米长贮箱建造完毕，装入9台发动机点火。
(3)上下级合并发射。
完成(1)、(2)步后到第(3)步大概需要半年时间进行组装测试，当静态点火用火箭和发射点火用火箭并非同一发火箭时，所需要的时间会更长。
目前我国只有估值最高的蓝箭航天在今年完成了40秒的四米级火箭的一子级静态点火，成功取得行业新突破。按照常理推断，其至少还需要半年以上的时间来进行首飞，而想要接单星网，则必须连续发射两次成功。不出意外，2027年才是民营航天能接到低轨互联网星座的元年。
从产能分析来看，火箭并非汽车和芯片，自动化程度低、产能爬坡较慢，首飞成功后，三年内的目标也就是10-20枚。因此整个市场在2030年之前，处于严重的箭供不应求的状态，2023年后成立的火箭公司，只要质量、资金、研发到位，完全可以在2027年实现首飞，在保证发射成功率的情况下持续拿到星网或垣信的订单。时间窗口是足够的，而对于初创公司最大的挑战就是研发效率和融资能力。
而无论是研发效率还是融资能力，归根结底都是公司一号位的战略眼光问题，那么什么样的人更适合在当下做火箭公司的一号位呢？答案很显然：动力系统或者总体出身的一号位。
总体牵引、动力先行，这是航天研制的经典规律。一型火箭的成与败，很大程度上由它的总体专业负责人和动力系统负责人决定。尤其是在研发大规模、可复用火箭的时候，有需要技术难点都是过往在体制内没有经历过的，更需要总体和动力的技术负责人拥有全面的技术决断力和较高的资金使用效率。结合下面这张火箭公司的组织架构图，在观察商业火箭公司时，尤其是判断该公司是否具备中大型可复用液体火箭设计能力时，我们建议侧重于以下几个专业负责人的考察：
图7：火箭公司组织架构图
1. 动力系统负责人及增压输送系统。过往体制内都是2-3台发动机并联，增压输送系统，传力结构相对简单。9台大推力发动机的并联不是简单的事，时序、冗余备份都有要求。许多公司正因为缺少动力系统的高手，才导致4.2米的液体火箭研发进展迟缓。同时我们为了完成可回收，需要对单一发动机进行深度变推力的控制以及姿态的调节。
图8：火箭一子级九机并联展示
2. 总体专业下的弹道落点与制导。对于学数学出身的人，弹道是一门非常优美的学科，简言之，回收的过程就是数学里面的高速在线凸优化算法。一家公司的弹道负责人与GNC负责人，直接影响到火箭是否具备回收能力。
火箭回收弹道设计除了考虑传统的航落区安全及运载能力最优的指标外，约束条件还要考虑以下几个方面：
(1)回收落点的约束，包括落点位置、速度、姿态角及角速度等多维变量；
(2)上升段及返回段飞行过程的约束，上升过程用最小的推进剂消耗获得最大的分离速度，下降过程最大限度利用气动阻力的作用降低火箭的飞行速度；
(3)满足飞行过程复杂的气动力热环境，能够以最优运载能力完成飞行任务的同时，满足火箭结构强度承载的最恶劣飞行环境，保障火箭结构不被破坏；
火箭回收的弹道剖面相比较于上升段的弹道剖面要复杂得多，返回过程控制手段也更加多样化，普遍采用了多台发动机多次点火控制落点、发动机推力深度调节着陆减速以及栅格舵/平板舵控制再入姿态等多重复合控制方法，这也给弹道设计及实现带来了更多的挑战。
3. 结构端是否具备共底贮箱的能力以及箭体结构是否优化。共底贮箱是火箭燃料贮箱的一种特殊结构，指两个相邻贮箱(通常为氧化剂箱和燃料箱)共用一个中间舱壁(即“共底”)，以替代传统独立贮箱的分隔设计。其核心优势是通过结构共享减少材料用量和重量，提升火箭整体效率。毕竟我们投资的是飞行器，为每1KG的减重都要努力，结构是否优化也可以充分反映一家火箭公司内部的融洽程度。
图9：共底贮箱与双箱构型对比
图10：共底贮箱内部展示
除此之外，想借此文留个预言，未来能把商业航天推向新高度的，是一个跨界融合的人才体系，不仅仅局限于传统的国防七子院校的飞行器设计专业，这个领域将融合越来越多新材料体系、其他行业新技术。
另外从制造和研发理念来看：“铝合金煤油火箭”更像是瀑布式开发”，“不锈钢液氧甲烷火箭”更像是敏捷开发”，本质上是确定性优先与灵活性优先两种技术路线的碰撞。航天领域正经历从“精密制造”到“快速创新”的范式转变。
无跨界、不繁荣。
结语
2023年才是航天拥有“商业属性”的元年，大航天时代，希望创业者保持液氧甲烷的澎湃与不锈钢的坚韧，尽早实现四米级的火箭首飞。
此外，今天没有单独花太长的篇幅讲回收，但是在第五部分也讲了完成回收的几个重要部门，也希望各位投资人保持理性。可回收的前提是，你的总体方案优美、动力系统可靠、结构系统稳定的前提下，在一次次飞行中收集真实有效的入轨和返回数据，VTVL是没有太大意义的。回收算法只是数学上的一个凸优化问题，我们真正该关注的是每一次飞行中，软硬件的协同性与可靠性。
