商業火箭：航天發射新力量，可複用開啟低成本航天時代

本文來自格隆匯專欄：中金研究，作者：劉中玉、劉婧、李舜堯

商業火箭是獲取低成本、大規模進入空間能力的關鍵基礎。本篇報告我們梳理國內外商業火箭發展情況、技術路線和降本路徑，希望為圍繞商業航天及航天發射環節的投資提供參考。

摘要

全球商業航天蓬勃發展牽引火箭發射需求，國內複用火箭有望逐步成熟。1）商業遙感、通信星座建設牽引火箭發射需求，全球航天發射自2020年的112次增長至2024年的263次，商業火箭成為全球發射主力。2）2014年以來國內商業火箭企業快速成長，多型火箭已實現連續成功發射、執行商業發射任務，朱雀三號、天龍三號等可複用箭型計劃在2025-2026年密集首飛，我們認為有望成為國內火箭運力的有力補充。

商業火箭低成本、快履約、大運力導向明確，將有力支撐大規模空間基礎設施建設。1）發射成本約佔星座建設總成本的30%~40%，商業化模式下Falcon9單位運載成本僅3000美元/千克，發射成本較傳統運載工具大幅降低。2）相較傳統火箭20個月的履約周期，Falcon9等商業火箭履約周期可降至100天以內，更加適配密集發射和快速履約需求。3）我們認為，規模化、可回收的商業火箭有望為空間基礎設施建設提供充沛的低成本運力支持，從而進一步夯實商業航天產業發展基礎。

重複使用是商業火箭降本的關鍵，可複用需求牽引火箭分系統發展。1）箭體和推進系統約佔火箭成本的60%~80%，關鍵結構複用能夠有效降低發射成本，我們測算十次複用情況下Falcon-9發射成本可降至1270美元/千克。2）新技術應用進一步降低火箭製造成本，大推力商業火箭多數採用可變推力液體發動機，液氧甲烷憑藉低成本、少積碳優勢有望成為主流燃料；箭體結構採用不鏽鋼替換鋁合金，複雜結構通過3D打印工藝實現減重、降本。

風險：可複用火箭進展不及預期；衞星互聯網發射需求不及預期。

正文

火箭商業化潛力釋放，商業火箭有望成為發射主力

巨型星座建設拉動發射需求，商業火箭成為發射主力

巨型星座建設推動發射需求擴張，全球航天發射次數快速增長。航天產業早期主要對接國家項目和特定行業需求，發射需求較為穩定。根據Jonathan’s space page的統計，全球航天發射次數從2001年的59次逐步增長至2020年的112次，CAGR為3.4%。2020年后巨型星座建設需求釋放，衞星互聯網帶動全球航天發射增速換擋，全球航天發射次數由2020年的112次增加到2024年的263次。衞星互聯網建設熱潮下，低成本、高效率的商業火箭應運而生，成為全球發射主力。

商業火箭運載能力持續提升，近十年逐漸成為發射主力。商業運載火箭活動主要是指各類企業通過自有資金、社會資本以及合資合營等模式，在滿足國家安全和公眾利益前提下，按照國家安全監管要求和市場運作機制，實施的運載火箭相關研製生產和以盈利為主要目的的航天發射等行為。早期發射活動主要由國有科研院所或大型企業集團研製的火箭承擔， 21世紀以來隨着Falcon-9等火箭進入常態化批量發射階段，新一代商業火箭通過一級火箭回收複用實現了發射服務成本的大幅下降，從而逐漸成為航天發射主力，2011~2020年，Falcon-9系列共完成99次發射，高居所有火箭型號第一。

圖表1：2001~2024年全球航天發射次數

資料來源：Jonathan’s Space Page，中金公司研究部

國內外政策持續加碼，商業火箭迎來發展機遇期

美國自1984年來持續完善商業航天法律體系，為商業火箭發展創造了良好的發展環境。美國1984年頒佈了《商業航天發射法》。2003年，美國發布了《國家航天運輸政策》和《美國國家航天政策》，NASA由依賴ULA的發射能力轉向培育商業火箭公司，政策立法和需求牽引共同推動了商業火箭的發展。NASA推出了Commercial Crew and Cargo、Commercial LEO Development等項目，着力培養美國商業航天新興力量。

2014年以來國內商業航天政策頻出，商業火箭在政策引導下快速發展。航天產業是高投入、長周期、高風險的產業，對資金投入的穩定性和風險承受能力要求較高。我國航天發射任務長期由國有院所及相關企業承擔，2014年發佈《國務院關於創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》，鼓勵民間資本研製、發射和運營商業遙感衞星，衞星發射與運營逐步向商業化企業開放。2024年以來，商業航天政策定位持續提升，我們認為，在「航天強國」目標和商業發射需求牽引下，國內商業火箭產業成長有望加速。

圖表2：NASA Commercial Crew and Cargo支出

注：實際支出額   資料來源：NASA，中金公司研究部  

圖表3：Commercial LEO Development預計支出

注：FY2024及之后為預測值  資料來源：NASA，中金公司研究部

發射市場規模持續增長，運載火箭開啟商業化進程

發射服務市場規模持續增長，巨型星座時代發射需求有望持續擴張。2019年以來，全球航天發射活動數量快速增長，商業發射服務市場規模持續增長。2024年全球航天發射活動263次，共發射2873顆衞星，對應商業航天發射服務市場規模93億美元，其中美國航天發射市場規模61億美元，較2021年增長2倍以上。我國2024年完成航天發射64次，長征系列火箭完成其中的49次。我們認為，當前中國商業火箭發射佔比較全球相比仍有較大提升空間，隨着巨型星座時代發射需求持續擴張，商業發射服務市場有望持續受益，市場空間有望進一步打開。

我國商業火箭主力型號逐步進入常態發射階段，可複用箭型有望密集首飛。我們統計藍箭航天、星際榮耀、星河動力、天兵科技、中科宇航、科工火箭、東方空間七家國內主要商業火箭企業主力箭型發射情況。從總量看，商業火箭發射次數已由2017年的1次增長至2024年的16次，截至2025年11月我國2025年已完成15次商業火箭發射，從箭型看，快舟一號、谷神星一號、力箭一號、雙曲線一號、朱雀二號分別進行了29、22、10、8、6次發射，主力型號逐步具備常態發射能力。可回收箭型方面，藍箭航天、天兵科技等的可回收箭型均計劃在2025年首發，我們認為2025~2026年有望成為我國可回收火箭密集首發時期。

圖表4：國內各商業航天企業發展近況及發射次數

資料來源：各公司官網，中金公司研究部

商業火箭經濟性優勢顯著，有效支撐商業航天產業發展

更低的發射成本，為航天產業的經濟性打開更大空間

發射成本是航天產業主要成本之一，發射服務成本控制有望為商業航天打開更大空間。商業航天是重資產的商業模式，衞星星座投入規模大、周期長，其成本主要為衞星製造成本和發射服務成本。根據國會預算辦公室數據，典型LEO星座的發射成本占星座總成本的30%~40%。

商業化模式下火箭成本控制能力提升，有望進一步提升航天產業經濟性。傳統火箭強調高度可靠及任務導向，企業或院所嚴格按照型號階段開展研製工作，包括方案論證、立項、設計、工程研製、試驗等多個環節，研製周期較長、定製化程度高，導致傳統火箭發射成本較高。商業火箭公司研製流程較傳統火箭顯著縮短，如方案階段產品試驗合格后可直接用於工程階段的研製試驗、飛行試驗。美國SpaceX公司採用飛行試驗快速迭代的模式加速Falcon9研製，Falcon-9的研發周期及發射成本均明顯優化。

圖表5：各軌道典型星座建設成本及2024年全球衞星產業收入結構

資料來源：Large Constellations of Low-Altitude Satellites: A Primer（Congressional Budget Office），SIA，中金公司研究部

更短的履約周期，適配衞星研發模式變革和靈活發射需求

商業火箭履約模式持續迭代，火箭超市模式下履約周期有望縮短至4天。傳統履約模式下火箭根據不同任務開展方案設計、試驗、總裝測試、產品出廠、進場、星箭對接測試、推進劑加註、發射等流程，商業火箭也需根據任務進行調整，目前履約周期一般不少於3~6個月，難以實現密集發射。據科工火箭，未來商業火箭有望實現火箭超市模式，火箭規模化生產並存貯后，客户不再需要等待火箭生產周期，衞星進場並選擇火箭后，整個任務周期有望在數天內完成。我們認為，商業火箭的履約模式正持續迭代，隨着巨型星座部署及批量發射需求的釋放為商業火箭規模化生產提供了條件，未來商業火箭履約周期有望進一步縮短，發射服務便捷性進一步提升。

圖表6：商業火箭模式下履約模式變革

資料來源：科工火箭，商業航天高峰論壇，中金公司研究部

規模發射適配星座建設需求，低軌商業發射主力

受益於商業星座大規模建設，全球衞星發射數量從2017年開始快速增長。2013年全球衞星發射數量首次超過100顆，此后全球衞星發射數量總體呈現上升趨勢。得益於以「星鏈」為代表的商業衞星星座大規模建設，2017年以來全球衞星發射數量快速增長，2024年全球衞星發射數量已達到2873顆。從重量看，僅SpaceX2024年研製的衞星重量高達1647噸。我們認為，隨着各國商業星座建設的進一步加速，全球衞星發射數量仍將保持較快增長的態勢。

傳統火箭難以滿足巨型星座時代的運力需求，商業火箭有望成為LEO發射主力。傳統火箭主要承擔政府及特種領域發射任務，對火箭可靠性要求較高。而巨型星座建設需求則更強調大規模、低成本的運載能力。以Falcon9為例，其在回收情況下單次可提供17.5噸LEO運力，若按照2024年全年發射134次計算，即可提供2000噸以上的LEO運載能力，為Starlink星座建設提供龐大的低成本運載能力。我們認為，以衞星互聯網為代表的商業航天快速發展，商業火箭有望承接商業航天時代發射需求，成為未來LEO商業發射主力。

可複用開啟低成本航天時代，牽引分系統發展加速

火箭回收實現高價值部件複用，是火箭進一步降本的必選項

箭體和發動機是主要成本項目，回收複用有望大幅優化火箭成本結構

火箭回收能夠有效降低火箭製造成本，是當前主流運載成本降低路徑。目前火箭回收主要聚焦多級火箭中的一級和整流罩回收，根據馬斯克的演講，目前Falcon-9火箭一級結構成本約佔60%，整流罩的成本約10%，據人民網報道，SpaceX副總裁肖特韋爾曾稱，一級火箭回收複用的初期目標是降低30%發射費用，多次複用后將降低60%以上，中國可重複使用火箭最終目標是單位有效載荷發射成本降低至現有一次性運載火箭的十分之一。綜上，我們認為，回收複用能夠有效降低火箭的製造成本，是降低發射成本的主要技術途徑之一。

圖表7：Atlas5火箭結構及對應成本

資料來源：ULA，國會預算辦公室，中金公司研究部

垂直回收是當前主流技術路線，多次複用可大幅降低發射成本

Falcon-9採取垂直回收方式，實現一級火箭和整流罩的回收複用。Falcon9 Block5是SpaceX推出的可複用箭型，2024年Falcon系列火箭共完成134次航天發射。Falcon9通過垂直回收方式回收一級火箭、通過海上打撈方式回收整流罩。可複用設計使得Falcon-9的單次LEO軌道發射成本約為3000美元/kg，是全球運載成本最低的商業火箭之一。

圖表8：Falcon9回收飛行過程示意圖

資料來源：SpaceX官網，Space Techie，中金公司研究部

發動機：可複用需求牽引液體發動機發展，燃料組合和循環進一步優化

固液路線各具優勢，液體發動機契合可複用需求

化學火箭發動機是目前航天發動機主要形式，分為液體和固體兩種。

► 固體火箭發動機：使用固體藥柱作為推進劑，能夠長時間儲存並快速響應發射，因而在運載火箭、制導裝備等領域應用廣泛。由於固體火箭技術路線相對成熟，商業火箭企業多選用固體火箭作為首發箭型。我們認為，商業領域固體火箭將主要用於滿足星座靈活補網和應急、特種等特殊領域需求。

► 液體火箭發動機：液發具備可重複加註、推力可調的特點，是當前回收模式下的唯一選擇。固體發動機在製造時同步加註燃料，燃料消耗完畢后無法再次加註.而液體運載火箭其燃料在發射前加註進推進劑貯藏室，且推力可調節，這使得其更加契合可複用火箭的研製需求。

圖表9：典型基礎級液體火箭主發動機技術參數和應用情況

資料來源：《液體火箭主發動機技術現狀與發展建議》（李斌，2022），中金公司研究部

液氧甲烷組合是下一代理想燃料，液體發動機向閉式循環發展

可複用需求下液氧甲烷低成本、易維護優勢凸顯，有望成為未來主流的發動機燃料組合。液氧/甲烷理論比衝略高於液氧/煤油，此外甲烷的結焦温度（初始結焦温度950K）比煤油（初始結焦温度693~703K）更高，使得發動機不易積碳，在一級複用過程中不需要對積碳進行重複清理。綜合來看，液氧甲烷組合對當前可複用火箭具有較強適配性，國內外頭部商業火箭企業均多將液氧甲烷發動機作為其下一代發動機研製方向，液氧甲烷成為包括Starship、朱雀三號等下一代可複用火箭的燃料選擇。

圖表10：常用火箭推進劑組合理論性能

資料來源：《液氧／甲烷發動機動力循環方式研究》（張小平等，2009），中金公司研究部

動力循環方式向閉式循環迭代，國內外全流量補燃發動機研製加速。動力循環是發動機點火后不斷向燃燒室注入燃料保持火箭動能的過程，目前主要的動力循環方式包括燃氣發生器循環、富氧補燃循環、富燃補燃循環和全流量補燃循環等。補燃循環也被稱為閉式循環，其渦輪流量進入燃燒室充分燃燒，故在同等推力情況下具備更高比沖和燃燒效率，目前SpaceX的全流量補燃循環發動機猛禽已用於Starship，國內已完成200噸級全流量補燃循環發動機燃燒裝置第一階段點火試驗，全流量補燃技術成熟度逐步提升，我們認為有望成為未來商業火箭動力循環的主要方式之一。

圖表11：四種不同動力循環方式性能對比

資料來源：《液氧／甲烷發動機動力循環方式研究》（張小平等，2009），中金公司研究部

箭體：火箭結構主體，材料選擇進一步貼合商業化需求

箭體結構是火箭結構的主要構成，約佔火箭成本的25%~30%。運載火箭的箭體結構是火箭的主體，由貯箱、殼段和特殊功能機構組成，具有承載、支承和容納的功能。其中殼段一般包括箱間段、級間段、后過渡段、尾段、載荷支架和整流罩等，貯箱則主要用於液體火箭。以美國的宇宙神5火箭為例，箭體結構成本約佔火箭總成本的25%～30%，據《運載火箭箭體結構低成本途徑及性能影響分析》，大批量生產某固體火箭型號時，材料及人工成本各佔約15%，主要成本來自生產線等的固定資產的折舊。

箭體結構大多采用鋁合金材料，不鏽鋼、複合材料等材料逐步獲得應用。鋁合金是火箭的傳統箭體材料，其中艙段承力結構金屬材料一般採用7050/7055/2A97等比強度高、比模量高的鋁合金，貯箱方面則一般選用2219鋁合金。SpaceX等商業火箭企業嘗試使用不鏽鋼、複合材料等作為貯箱材料，Starship已經採用304不鏽鋼作為其主要箭體材料。不鏽鋼材料具有優異的高低温性能和價格優勢，尤其適配可複用火箭的經濟性要求，我們認為或有望成為商業火箭箭體結構新的選擇。

圖表12：火箭箭體的主流材料選擇

資料來源：《中國液體運載火箭結構系統發展規劃研究》（顧名坤等，2021），中金公司研究部

測控：火箭發射關鍵系統，商業測控公司蓬勃發展

測控系統實時監測並控制火箭飛行，是火箭發射服務的關鍵環節。在運載火箭的系統工程當中，測控系統實現對運載火箭飛行的跟蹤測量，並控制運載火箭的運動及相關工作，對運載火箭系統工程能否順利進行工作及其發展有重要意義。我國測控系統早期基於電影經緯儀等光學測量設備實現，后續逐步發展出無線電外測系統，1986年后採用S頻段和PCM-FM調製體制設計了新一代遙測系統，並逐步引入天基測量、中繼衞星等技術手段，推動我國航天測控系統逐步完善

測控體系向天地一體化方向發展，商業測控公司蓬勃發展。測控系統在早期主要基於地面測量控制設備完成，隨着北斗系統和中繼衞星投入應用，天基測控技術推動測控體系向天地一體化方向發展。我國2012年開展CZ-3A的遙測數據傳輸試驗，傳輸速率256 kbit/s，基於Ka頻段的預期傳輸速率可達2~5 Mbit/s。我國傳統火箭測控任務主要體系內的機構承擔，近年來航天馭星、星圖測控、天鏈測控等多個商業測控公司蓬勃發展，逐步開始為商業航天發射任務提供測控服務。我們認為，航天測控是火箭發射關鍵系統，相關公司有望深度受益於國內航天發射需求擴張。

圖表13：我國運載火箭測控系統體系結構發展構想

資料來源：《運載火箭測控系統技術與發展》（董光亮等，2014），中金公司研究部

風險提示

可複用火箭進展不及預期

可複用火箭研發難度較大，全球能夠完成火箭回收的企業極少，且在成功批量回收前均需進行多次試驗。如果可複用火箭建設進展不及預期，則可能對低成本、大規模運載能力的建設產生影響，從而導致商業火箭發展不及預期。

衞星互聯網發射需求不及預期

以衞星互聯網為代表的巨型星座建設是當前航天發射的主要需求來源，但衞星互聯網系複雜系統，涉及空間段、地面段、用户段等多個環節，其需求釋放可能受到多重複雜因素影響。若衞星互聯網發射需求釋放不及預期，則可能對商業火箭產業發展產生影響。

注：本文來自中金公司2025年12月3日已經發布的《衞星互聯網：商業火箭——航天發射新力量，可複用開啟低成本航天時代》，報告分析師：劉中玉、劉婧、李舜堯