近日，工业化运载火箭结构产品供应商——光年探索（江苏）空间技术有限公司（以下简称“光年探索”）宣布完成超千万元天使轮融资，本轮融资由顺融资本领投，雨逸资本跟投。
成立于2022年的光年探索，背后的掌舵者是一位北京航空航天大学博士—王立朋。
他本硕博9年时间都在北航度过，就读于飞行器设计与应用力学专业，后进入北京宇航系统工程研究所工作10余年。2年前，决心专注航天结构，到苏州太仓创立光年探索。
今年，商业航天首次被写入政府工作报告；在海南，我国首个商业航天发射场还在建设中，多家国内头部商业航天企业已经摩拳擦掌、排队等待发射。商业航天最近的热度很高。
然而，如何突破各项核心技术、降低发射成本，仍是全行业的痛难点。两年多时间里，「光年探索」摸索出了一条可实现的路径：从航天产品的工业化制造做起。
针对占火箭总成本高达25%的贮箱结构，这家公司在国内率先研发出不锈钢胀形贮箱设计制造技术。
不锈钢材料，是马斯克的公司SpaceX在其Starship火箭的设计中的“香饽饽”材料。光年探索成功研制出的不锈钢贮箱，其性能与传统铝合金贮箱相当，但其生产成本仅为铝合金贮箱的十分之一，制造效率则是铝合金贮箱的六倍。
在接受甲子光年专访时，王立朋多次提到商业航天结构材料中的“超高性价比”，这是他认为商业航天走向规模化发展中最重要的一件事。
1.采购难、成本高，催生创业新机遇
“火箭发射目前的成本还是太高了。单说火箭中的结构成本，平均成本高达每吨上千万元人民币，最终导致卫星的发射成本很高，整个航天产业链的成本都很高。”王立朋说。
过去的商业航天“三高一长”，即高投入、高风险、高回报和长周期。早期的火箭产业，完全依赖于国有企业进行研发和制造，总体特点是对火箭的性能和可靠性要求很高，但每年火箭生产的批量很小，对成本不够敏感。
王立朋，作为一名在航天结构领域深耕了十多年的博士，对此深有感触。
他在北京宇航系统工程研究所（航天一院一部）工作期间担任高级工程师和工程组长，也曾参与长征五号等重大工程研制，并参与过多家商业火箭公司的火箭设计，王立朋真切感受到了行业痛点：
商业火箭所需的关键部件，如发动机、结构和专用仪器设备，大多依赖国有企业供应。
“这里面有两个问题，一是采购很难，因为他们本身产能不高，人家不见得愿意卖给你，在紧张的产能里面去采购，有一定难度；二是成本很高，这是一个卖方市场，采购价格相当高。”
这一发现促使王立朋思考模式的转变。他开始意识到，商业航天需要一个商业化的供应链，不能仅仅依赖现有的国企资源。
当然，降低商业航天发射成本是一个系统性工程。对一家商业火箭公司来说，必须在火箭的设计、制造、总装和发射等各个阶段探索成本节约的技术和方法，以此来减少从事发射服务的成本负担。
2022年1月，王立朋决定结合自身在结构设计方面的优势，专注于火箭急需的核心结构研发和制造。这也是王立朋创立「光年探索」的初心：
通过实现火箭结构产品的工业化制造，为降低整个航天产业的成本“蹚出一条新路”。
实现火箭重复使用是降低成本的必然之路，但这同时意味着必须首先火箭的足够优秀的运载能力。马斯克的火箭如果不回收，其运载系数能达到4%，而我国目前最高能达到3%，商业火箭公司还在为实现2%而不懈努力。
“在我们的回收技术成熟之前，我首先给大家提供一个中国式的解决方案：基于工业化的材料、工艺和设备来研发制造高性价比火箭结构，从而使我们首先基于制造成本上的优势就具备和国外回收火箭同等的竞争力。”王立朋多次强调发挥我国制造领域优势对于降低火箭成本的重要意义。
2.火箭结构中的“原创设计”那么，如何着手呢？
光年探索首先从火箭中的贮箱做起。贮箱的重量占整个火箭除了燃料以外结构干重的60%，成本大约占整个火箭成本的25%。
以某中型运载火箭为例，它的总成本约为4亿人民币，其中贮箱就要占到1个亿左右，其他的结构如整流罩、级间段、箱间段等筒段结构大约占5%。
为什么成本如此之高？从整个工艺流程来看，首先贮箱采用的是高强度铝合金，材料成本甚至高达每公斤200块人民币；其次由于主要采用机铣工艺，在材料利用率上只有10%～15%；最后，制造铝合金的贮箱的设备是清一色的高端定制装备，采购和使用的成本非常高。
2020年，王立朋找到了一种符合“世界工厂”特色的可行替换方案。
那年年底，王立朋在带领团队做压力容器的优化设计过程中，接触到了不锈钢产品的胀形强化技术，“那个时候我们就想能不能将压力容器的胀形强化技术应用于火箭贮箱。”
这其中的关键因素之一是不锈钢材料的延展率非常好。1米长的钢丝可以拉伸到1.7米，而且是越拉越硬，在材料加工学上被称之为“冷作硬化”。
这让王立朋很惊喜：“我们只要将钢板拉伸25%，它的屈服强度就会提高3倍以上，也就是从230兆帕提高到712.5兆帕，这就使基于不锈钢制造火箭贮箱具备了可行性。”
冷作硬化的工艺广泛应用于制造业中，例如冷轧、冷拔、冷挤压等，这些工艺可以用来生产高强度的板材、线材、管材等。常见的应用包括汽车零件、建筑结构、机械部件等。
王立朋说：“我们团队是首个将这种工艺应用到火箭贮箱中的，实现了将非常薄材料一体成型强化为容积非常大的高强度薄壁结构。”
王立朋和他的不锈钢贮箱试验件
在重量和强度与传统火箭结构相持平的同时，不锈钢的贮箱在成本和制造周期方面拥有显著的优势。
首先，钢材料相比铝材料更为经济实惠。其次，制造工艺采用了高材料利用率的焊接技术，这是一种增材制造方法，而不是传统的减材加工（如车铣），从而大幅提高了材料的使用效率。
同时，不锈钢的生产过程不依赖于高端的定制设备，全国有众多的现代化金属加工工厂满足生产条件，通过工业化生产可以大幅降低制造成本。
而且，钢材料相比铝材料还具有更好的耐热性能。王立朋介绍，在制造周期方面，光年探索能够在一个月内完成一个贮箱的生产，而现有的铝合金贮箱从图纸下厂到完成至少需要六个月的时间，其中仅材料订购和到达车间就需要至少两个月。
多重因素导致的结果就是“光年探索不锈钢贮箱生产成本仅为铝合金贮箱的十分之一，制造效率是铝合金贮箱的六倍”。
光年探索研制的不锈钢贮箱成品图
自2020年底有这个思路以来，王立朋带领团队于2021年5月形成了原始方案。经过多次试验，成功研制出了直径0.4米的薄壁不锈钢贮箱缩比件，并在此基础上进一步研发了直径3米2的大直径光壳不锈钢贮箱。
2023年，光年探索完成了不锈钢加筋胀形贮箱的研制并通过了强度试验。
在一次次推进的过程中，王立朋感受到工业制造的兴奋：“我们成功地将原本属于小众但高端领域的火箭结构产品，转化为能够在现代化工厂进行大规模制造的工业化商品，同时确保了其性能不减，仍然保持应有的高标准、高性能。这一转变使得产品的大规模、低成本、工业化生产成为可能。”
今年，光年探索的目标是将贮箱继续“做大”，完成直径4米级贮箱的设计制造。
王立朋透露：“我们现在给它设计的壁厚仅仅1.5毫米，却能够承受火箭起飞时千吨级的推力，其成品将是一件银光闪闪大型不锈钢艺术品。”
在贮箱研发成功的基础上，光年探索还将挑战“火箭上单价最高的零部件”——整流罩结构的研发、试制和试验。
起步贮箱，立足航天，深耕结构。是王立朋对光年探索的远期布局。
3.投资人观点顺融资本投资副总裁齐冬亮 表示：航空航天领域经过多年的探索，在很多领域完成了从零到一的跨越，但是接下来要完成从1到100的商业化应用需要大幅的降本。光年探索团队在航空结构件领域有深厚的技术积累，创新性提出了诸多结构件的降本和轻量化方案，并可拓展到气瓶、高铁、无人机等民用领域。希望在王博的带领下，光年探索可以成为国内高端结构部件的领军企业。
雨逸投资合伙人孙逸洲 表示：光年探索团队目前在航空器件结构件已经有了系列化的新型产品和降本提效方案，为实现后续中国商业航天的快速发展助力。改革开放50年，中国民用工业供应链已经逐步趋于成熟完善，成为全世界最有竞争力的制造业体系。王博带领光年探索团队，凭借其在航空器件结构件领域的丰富经验和诸多创新型设想，结合中国工业供应链体系的优势，一定能碰撞出在世界范围内具有竞争力的产品和方案。期待中国航天的更好发展，也期待光年在此机遇下脱颖而出。
（封面图来源：摄图网；文中图片来源于光年探索）
原文作者：八度，蒲公英创业吧经授权修改转载
