中国运载火箭的“危”与“机”：如何跨越高效低成本空间进入鸿沟？

本文来自微信公众号： 科技导报 ，作者：高磊、付中梁等

当前，全球航天活动呈现高速发展态势，人类开发利用太空的广度和深度持续拓展。在这一进程中，航天活动的内在驱动力逐渐从政府投资推动演变为以商业需求为核心的商业利益驱动。航天活动的规模化推动航天产业从量变演化为质变，规模效应下边际成本递减显著提高了航天活动的经济性，催生市场化发展浪潮。商业航天浪潮下，航天活动的显著增加对低成本高效空间进入提出了巨大需求。低成本高效空间进入能力是商业航天的发展基石，同时将对太空安全、空间产业发展产生重要影响。

我们的研究系统分析了运载火箭发展态势，特别是低成本高效空间进入能力的技术路径、产业影响和政策需求，对于支撑中国商业航天高质量发展、完善空间产业政策体系具有重要意义。

1低成本高效空间进入能力的战略价值

1.1有力推动天地一体化网络建设

卫星互联网是未来天地一体化信息网络的重要组成部分，也是万物互联时代实现广域覆盖、实时通信和远程协同的重要基础设施。当前低轨卫星互联网建设，可视为天地一体化通信、感知、计算和信息处理系统的早期探索。SpaceX敏锐地察觉到了未来天地一体化网络发展趋势后，在空间运输端推动入轨成本革命性降低，在卫星端推动工业化批量生产，匹配空间运输能力的大幅提升。

随着低成本高效空间进入能力持续提高，以及通信、星间链路、在轨服务和星座协同控制等技术不断进步，分布式卫星星座的轨道布局可能由近地轨道向中轨道，乃至更高轨道拓展，轨道资源和频率资源竞争也将进一步加剧。

与此同时，卫星发展并不会局限于小型化方向。由此，卫星互联网竞争将不只是单纯的卫星数量竞争，而是逐渐转向轨道频率资源、空间运输能力、星座运维能力、终端生态和数据服务能力的综合竞争，先发优势和规模效应可能进一步放大行业集中趋势。

1.2加剧太空安全格局失衡

运载火箭和卫星互联网均是典型的军民两用技术产品。美国军方在分析星链的应用价值后提出“星盾计划”，以期提升美军空间态势感知、遥感侦察和天基防御打击能力。低成本高效空间进入能力将大大加速“星盾计划”的实施。

分布式星座还可能改变太空安全领域的攻防效费比。当卫星制造成本和补网发射成本持续下降时，攻击方需要付出更高代价才能造成持续性体系瘫痪，太空攻防关系将从“摧毁单一高价值目标”转向“破坏大规模分布式体系”。与此同时，大量卫星在轨运行和寿命到期，也将催生失效卫星清理、在轨服务、轨道转移和空间目标接近操作等技术需求。

因此，低成本高效空间进入能力可能导致太空领域军事实力失衡，对世界政治、军事、经济格局产生深远影响。其催生的太空霸权，可能继海洋霸权之后成为阻碍人类命运共同体构建的又一不利因素。

1.3助力空间未来产业发展

在空间资源方面，开发利用将变得经济可行，商业企业可以探索空间制造、空间农业等未来产业形态，丰富空间经济内涵。在科学研究方面，更多科学家有机会进入空间开展科学实验，推动基础科学和应用科学的发展，同时将促进月球和深空探测、空间科学探测等事业发展。在空间旅游等方面，随着空间旅游成本降低和普及性提高，公众将有机会亲身体验空间之旅，牵引生命支持系统、空间医疗、空间居住环境等技术的创新发展，推动企业为空间旅游提供丰富的配套服务和产品。

总体来看，低成本高效空间进入能力是空间产业多元化发展的前提条件。它不仅能够支撑卫星互联网、商业遥感等现有航天应用扩大规模，也可能推动空间经济从“卫星应用主导”向“在轨服务、空间制造、空间旅游、深空开发等多场景协同发展”转变。

1.4可重复使用技术是低成本高效空间进入能力的关键

以营利为第一目标的SpaceX出于成本考虑，研发了“猎鹰9号”可重复使用运载火箭。从全寿命周期费用看，可重复使用运载火箭的经济性取决于制造费用、研制费用、推进剂费用、发射操作费用、发射场管理费用、地面技术支持费用和回收翻修费用之间的比例关系。因此，大型运载火箭由于制造费用占比较高，更容易通过多次复用降低硬件成本；小型运载火箭由于操作费用占比相对较高，复用带来的经济性提升可能并不显著。研究表明，复用次数是经济性核心决定因素。

对可重复使用技术经济性的深刻认识，驱使SpaceX全力研发一级、二级均能重复使用的重型星舰。因此，一级、二级均可重复使用的星舰相比“猎鹰9号”运载火箭能进一步降低入轨成本。随着可重复使用次数的增加，维修费用、回收费用及操作费用占运载火箭全寿命周期费用比例会显著上升，而研制费用和制造费用所占比例会显著下降。因此，可重复使用技术是低成本运载能力的关键因素。

2全球运载发射格局重构

2.1美国SpaceX公司凭借低成本发射优势一家独大

2025年，全球发射次数330次，入轨质量约为3216 t，其中，美国发射198次，入轨质量约为2818 t，入轨质量占全球比重的85%。美国SpaceX公司的发射入轨质量从2020年的300 t提高至2025年的2700 t，入轨质量全球占比从2020年的56%提高至2025年83%，全球航天发射格局演化为一家独大。

已有研究表明，相比一次性使用火箭，在重复使用次数达到10次的条件下，火箭成本降幅高达81%，成本仅为一次性使用火箭的19%，是国际主流一次性运载火箭的1/5。而在2026年3月，SpaceX已经创造了34次重复使用记录。

在商业策略上，成本优势使得SpaceX掌握了运载发射服务的定价权，将发射服务价格设定为国际主流商业发射服务定价的一半，从而迅速在国际发射市场上将竞争对手淘汰出局。

2.2主流航天大国积极研发大型运载火箭

美国、俄罗斯、欧洲在积极研发新一代大型和重型运载火箭。美国蓝色起源公司对标“猎鹰9号”，积极研发“新格伦”运载火箭。美国传统火箭研发中坚力量联合发射联盟（ULA），为应对航天发射服务市场激烈的商业竞争研发了“火神”运载火箭。

欧洲阿里安集团为应对商业竞争，研发了“阿里安6”运载火箭，主要瞄准地球同步轨道大型通信卫星发射市场，并没有采用可重复使用技术，主要通过优化研发制造、组织运行等方面的流程来提高效率降低成本。

俄罗斯研发“安加拉”系列运载火箭作为未来的主力火箭，并计划在此基础上研发重型运载火箭。同时，俄罗斯还通过中小型火箭积极探索可重复使用技术。

在重型火箭方面，美国太空发射系统（SLS）和星舰是目前仅有的2款重型运载火箭。SLS火箭于2022年11月成功首飞。

2.3美国运载火箭技术形成跨代领先优势

美国早在20世纪60年代就研发了“土星五号”重型运载火箭，实施了“阿波罗”载人登月工程，在冷战中取得了极大的政治和社会效益。为低成本高效进入空间，美国又发展了可重复使用的航天飞机，但受限于技术条件尤其是热防护技术，航天飞机使用成本并未有效降低。由于航天飞机未达预期，美国持续投资开发低成本可重复使用航天运输工具，如“X−34”可重复使用飞行器。与此同时，美国还出台了一系列政策鼓励社会资本投资研发低成本航天运输工具，向社会资本开放“阿波罗”载人登月工程、航天飞机相关技术资料。

通过持续投资，美国建立了丰富的技术储备，培养了大量技术人才。“猎鹰9号”运载火箭正是在这一系列资源和政策的支持下从众多商业运载火箭中脱颖而出，星舰通过多次试飞迭代取得了显著进展。美国数十年投资孵化出的可重复使用运载火箭对其他国家形成跨代领先优势，迅速改变了全球航天运载发射格局。

2.4美国积极投资不同技术路线航天运输工具研发

在军事方面，美国发展“X−37B”空天飞机，执行快速响应的空间运输、快速机动、空间打击等任务。在商业方面，美国鼓励发展新型运输工具，如蓝色起源公司的载人太空旅游“新谢泼德”系统；维珍银河公司开发的由“白骑士二号”载机和“太空船二号”亚轨道飞行器组成的载人飞行系统。蓝色起源公司的“新格伦”运载火箭、联合发射联盟的“火神”运载火箭、火箭实验室公司的电子运载火箭均采用了不同于SpaceX的回收技术。

3中国运载火箭技术面临差距越来越大的风险

3.1中国运载火箭研发人才和相关技术储备较薄弱

中国运载火箭研发基础较薄弱，火箭技术长期处于追赶中。虽然中国技术与美国有差距，但得益于中国完整的工业体系及较低的劳动力成本，中国“长征”系列运载火箭入轨成本低于世界上其他火箭，但运载火箭军民两用性导致美国出台《考克斯报告》、《国际武器贸易条例》（ITAR）、《沃尔夫条款》等一系列法案，阻碍中国运载火箭走向国际发射市场。

中国在2006年立项研发“长征五号”大型运载火箭，2016年实现首飞并跻身世界先进水平。但随着美国突破可重复使用火箭技术后，差距再次被拉开，而且面临逐渐扩大的风险。2015年国家鼓励社会资本参与航天产业，不少民营企业开始研发运载火箭。但相比美国，中国运载火箭研发人才和相关技术储备较薄弱，民营火箭研发起步时间短，现在尚处于掌握运载火箭技术的起步阶段，与国外同行存在一定差距。

3.2中小型商业运载火箭蓬勃发展，大型可重复使用运载火箭研发步伐尚需加快

中国在2015年出台了《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》，首次明确鼓励社会资本参与航天事业，2016年《中国航天白皮书》鼓励民营资本进入航天领域，2019年印发《关于促进商业运载火箭规范有序发展的通知》，2024年政府工作报告中将商业航天列为新增长引擎。

北京星际荣耀空间科技股份有限公司研发了“双曲线一号”运载火箭，北京星河动力航天科技股份有限公司研发了“谷神星一号”运载火箭，北京天兵科技有限公司研发了“天龙二号”运载火箭，北京中科宇航探索技术有限公司研发了“力箭一号”运载火箭。其中，蓝箭航天空间科技股份有限公司研发了“朱雀二号”运载火箭，是民营运载火箭研发企业迄今运载能力最大的液体运载火箭，同时也是国内第一款液氧甲烷运载火箭。东方空间科技有限公司研发了“引力一号”运载火箭，是国内最大的固体运载火箭。航天科技集团面向商业航天市场推出了“捷龙三号”固体运载火箭，2023年12月成功实现首飞。航天科工集团有限公司推出了“快舟”系列运载火箭。

不过，当前国内商业运载火箭总体仍以中小型运载火箭为主。对民营企业而言，中小型运载火箭技术门槛相对较低、研发周期较短、市场切入较快，是突破火箭总体设计、发动机研制、发射组织和型号管理能力的重要路径。民营企业的“鲶鱼效应”刺激传统央企改革内部组织管理，优化火箭生产运营成本。“长征八号”和“长征六号”应运而生，在市场上的竞争力不弱于民营运载火箭。

民营运载火箭企业目前大多还处于发展初期，发射数量少、运载能力低、火箭可靠性尚未得到充分验证，同时面临央企成熟运载火箭的商业化竞争，并无足够的资源投入可重复使用技术等能够显著降低发射入轨成本的关键技术攻关。

3.3技术积累不足制约可重复使用大型运载火箭突破

目前国内民营运载火箭企业的骨干研发力量均来自传统运载火箭研发央企，运载火箭技术直接来源于国内现有成熟技术，民营企业本质上通过技术复制在短时间内研发出运载火箭，但运载火箭的入轨成本并没有显著降低。

在运载火箭研发领域，中国处于跟跑位置，和美国相比在人才规模、技术储备、资金投入、研发历史等方面存在差距，在现阶段难以通过鼓励商业航天发展的政策孵化出类似SpaceX能和国家队抗衡的航天新势力。因此，需要在当前差距被拉大的严峻形势下，制定符合中国现实条件和资源禀赋的运载火箭发展路线和相关政策，尽快赶上世界先进水平。

4对策建议

1）发挥新型举国体制优势，加快掌握低成本高效空间进入能力。应充分发挥中国新型举国体制的独特优势，聚焦资源持续投入，尽早突破大型低成本可重复使用运载火箭的关键技术瓶颈，奠定未来空间产业发展与空间安全保障的技术基础。

2）鼓励央企民企优势互补，构建协同创新研发体系。央企应凭借其雄厚的研发实力、深厚的产业积累和丰富的工程经验发挥“头雁”作用，承担国家重大战略需求任务，形成与民营企业的差异化竞争格局。鼓励并支持央企和民企根据市场多元化需求研发不同量级的低成本运载火箭，形成梯次分明、功能互补的运载火箭谱系，以更有效地满足不断增长的空间产业发展需求。在此基础上，建立健全知识产权保护制度，确保创新成果的合法权益，激发研发主体积极性，形成研发投入与经营所得相互促进的良性循环，最终构建能够持续促进技术进步、实现协同共赢的研发体系。

3）积极布局面向未来的低成本高效航天运输工具。可设立专项引导基金鼓励央企和民企对不同技术路线的关键技术开展预先研究与技术攻关，加速形成核心技术储备，在下一代航天运输工具研发中占得先机，为未来航天运输系统的迭代升级奠定基础，确保中国在未来空间竞争中占据技术领先地位。

4）积极拓展航天领域国际合作，鼓励出口技术服务。应积极鼓励国内企业探索出口空间信息服务和数据产品服务，通过向国外用户提供高质量空间通信服务、遥感数据产品、导航定位服务，以及其他增值空间信息服务，采用“需求侧拉动”模式促进中国空间产业发展，形成对低成本高效运载工具的内生需求，推动运载工具技术进步。