經濟觀察報 記者 沈怡然 當地時間 2024 年 3 月 14 日早上 8 時 25 分,在 33 台獵鷹發動機的推動下,星艦這一直徑 9 米、總長度 121 米的龐然大物,在巨大的轟鳴聲中,從美國得克薩斯州博卡奇卡的自建發射場起飛,拖着長長的尾焰,沖向天空。
這是星艦的第三次試飛。這支人類曆史上體積最大、推力最強的運載火箭,吸引了全球人類的關注——人們總算有興趣集體關注一件戰争之外的事情。在中國互聯網上,星艦的發射也曾數次登上熱搜榜。
借着熱點,一些人恍然發現,2023 年 SpaceX(美國太空探索技術公司)發射火箭 98 次,占全球火箭發射次數的 44.34%,SpaceX 發射質量達 1195 噸 , 全球占比 80%。更重要的是,2023 年這家公司開始盈利了,這意味着商業航天這條路走通了。
在 SpaceX 研制的星艦接連試飛之時,中國商業航天也邁上了開放的第 10 個年頭。
2024 年,中科創星創始合夥人米磊發現商業航天迎來了一批新的投資人,大多數是國字頭基金和地方政府的産業基金。米磊在這個領域已堅持 10 年,先後投資了超過 20 家企業,涵蓋衛星總體、火箭總體、衛星網絡運營和衛星應用等産業鏈上下遊環節。
在這之前,這個行業已經冷了好幾年。
2014 年,中國商業航天市場開放。2016 年前後,中國商業航天的新奇故事吸引了資本和市場的矚目。但很快,随着資本的退潮以及商業航天與傳統航天體制頻繁地摩擦,這一市場陷入了低迷期。
但最近一段時間,變化開始出現:商業航天公司在火箭發射上陸續邁出關鍵一步,地方政府的産業基金代替美元基金,源源不斷地湧入,而中國版 " 星鏈 " 等龐大計劃爲商業航天帶來了可能的市場空間。
千域空天咨詢有限公司創始人藍天翼說:" 當前階段,中國的商業衛星和商業火箭都已經解決了從零到一的問題,現在正着手解決從一到一百的挑戰。" 他認爲産業已經走到了一個新階段,接下來,中國的商業航天企業将努力克服批量化生産、供應鏈重組和成本降低等三大瓶頸,以實現經濟效益。
商業航天入場券
據航天科技集團發布的《中國航天科技活動藍皮書(2023 年)》,2024 年中國航天預計将有 100 次發射任務。在多位航天産業人士看來,今年将是中國發射計劃最爲密集的一年。而在剛剛過去的 2023 年,多家商業公司成功發射了中大型液體火箭,取得突破性進展,證明了可重複使用火箭發射方案在中國的可行性。
2023 年 7 月,藍箭航天空間科技股份有限公司(下稱 " 藍箭航天 ")成功發射了全球首枚液氧甲烷運載火箭,該火箭采用了藍箭航天自主研發的首款大推力液氧甲烷發動機,起飛推力達到 268 噸。
液體火箭發動機通常包括液氫液氧、偏二甲肼 / 四氧化二氮、液氧煤油和液氧甲烷四種類型。目前,中國傳統航天系統主要采用的是偏二甲肼 / 四氧化二氮和液氧煤油火箭發動機。相比之下,藍箭航天選擇的液氧甲烷火箭發動機屬于一種全新的技術路線。
藍箭航天曆時近 7 年研發的這款液氧甲烷發動機,起飛推力達到 268 噸。而美國商業航天公司藍色起源曆時 20 多年研制的 BE-4 液氧甲烷發動機,起飛推力爲 250 噸。
2023 年 11 月,北京星際榮耀空間科技股份有限公司(下稱 " 星際榮耀 ")成功研制并驗證了液氧甲烷可重複使用火箭發動機;此前的 2023 年 4 月,北京天兵科技有限公司(下稱 " 天兵科技 ")的首枚液體發動機運載火箭成功入軌。
可回收火箭的商業前景廣闊,它可以在地球表面和太空之間自由飛行,甚至能長時間在軌道上停留,是實現載人航天、貨運航天的關鍵。但是,這類火箭面臨的巨大挑戰在于發動機,其通常使用固體火箭發動機和液體火箭發動機,前者技術相對成熟,在中國應用廣泛,後者則技術更新,研發門檻更高、周期更長。
液體火箭發動機的優勢是可以用來研制可重複使用的低成本運載火箭,具備較強的經濟性和環保性,符合商業火箭發展的大方向。
藍天翼說,企業技術路線主要分爲兩類,有的選擇直接研發液體火箭,屬于高舉高打模式;有的選擇同步研發固體火箭和液體火箭,屬于雙輪驅動模式。市場上的藍箭航天、天兵科技屬于前者,北京星河動力航天科技股份有限公司(下稱 " 星河動力 ")、東方空間(山東)科技有限公司等企業屬于後者。
藍天翼說,商業火箭早期的目标是具備入軌能力。下一步目标是追求經濟效益,包括進一步降低火箭的造價和提升發射效率。
天儀研究院創始人兼 CEO 楊峰說,一旦星艦成功發射,将進一步将火箭發射成本降低至 900 美元 /kg,同時發射運力将達到 100 噸。這一水平将使大規模組網成爲可能。
楊峰說,除了 SpaceX 較爲領先之外,中國的火箭公司和美國其他火箭公司的進展是不相上下的。星河動力自 2018 年成立以來共發射 11 次火箭,成功率達到 91%。相比之下,美國位列第二的商業火箭公司 RocketLab 自 2006 年成立以來共發射 44 次火箭,成功率也是 91%。而 RocketLab 單次發射火箭的成本是 750 萬美元,星河動力的成本是 450 萬美元。
楊峰說,目前,全球航天平均發射成本在 10000 美元 /kg — 20000 美元 /kg,中國商業火箭的發射成本控制在 14000 美元 /kg 以下。2020 年數據顯示,SpaceX 的獵鷹 9 火箭的發射成本約爲 2720 美元 /kg。
低谷與摩擦
中國商業航天起源于 2014 年,該年 11 月發布的《國務院關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》 ( 國發〔2014〕60 号 ) 提出:" 鼓勵民間資本參與國家民用空間基礎設施建設。"
自 2015 年起,一批民營企業紛紛湧入航天領域,開始研發、發射小型商業火箭和微小衛星。這些企業的技術、人才大多脫胎于兩大航天集團。與此同時,航天科技集團内部也成立了商業火箭的部門。
新成立的商業航天公司主要負責總體設計,然後交由體制内的機構代工,大部分零部件也從體制内采購。最終,它們需要前往中國傳統的發射場進行發射,這些發射場也隸屬于國家隊。
商業公司由于隻負責總體設計,其産值遠低于體制内單位,同時在一定程度上也無法避免與體制内的總體設計單位形成競争。因此,航天領域仍然是由國有資本主導、民間資本爲輔的格局。
商業航天的發展每邁進一步,都伴随着體制内外的摩擦和較量。在這種較量達到高潮時,曾一度對商業公司形成巨大的阻力和沖擊。
一位民營航天頭部企業創始人曾對經濟觀察報稱,2017 年時,體制内集團突然拒絕了他的火箭發動機采購需求,導緻企業無法完成原定的首飛計劃,對公司産生巨大影響。
2019 年 12 月,《中共中央國務院關于營造更好發展環境支持民營企業改革發展的意見》發布,未提及航天領域對于進一步開放民營企業準入的政策。
受到種種因素影響,數年間,一些商業航天的投資機構,特别是其中的美元基金撤離,部分公司人員流失,一些人員回流到體制内。整個産業節奏放緩,退到了鎂光燈外。一批商業公司經曆了艱難時刻。倒逼之下,一些公司決定重尋出路。
藍箭航天開始自研獨立于傳統航天系統的、适應商業市場的液體火箭發動機,實現所有關鍵零部件的全自主掌控。如今,這枚火箭已經在 2023 年 7 月成功發射,而且搭載了公司全自研的液氧甲烷火箭發動機。藍箭航天的辦公處和制造基地分布于北京、西安、上海、湖州。
星際榮耀在經曆三次發射失利後,終于在 2023 年 11 月取得成功。雙曲線二号驗證火箭在酒泉衛星發射中心進行了垂直回收試驗。這枚火箭采用了垂直回收技術,這代表着中國的商業航天拿到了可回收火箭的入門券,與美國的差距進一步縮小。
多位業内人士告訴經濟觀察報,中國的商業航天産業在 2019 年— 2022 年間一度陷入低迷,但自 2023 年開始,該産業基本擺脫了低谷。
華泰證券研究報告顯示,從 2015 年至 2021 年,國内運載火箭的商業發射次數共計 84 次,其中國家隊承擔發射任務 77 次,而民營企業的發射任務不到 10%。《中國航天科技活動藍皮書(2023 年)》顯示,2023 年全年共實施 67 次航天發射任務,數量排名世界第二,其中有 26 次是商業發射。
新玩家:地方政府和引導基金
政策對商業航天的熱情正在增加,特别是地方政府。
2024 年政府工作報告首次提及 " 商業航天 "。2024 年 1 月 25 日,北京市政府辦公廳正式發布了《北京市加快商業航天創新發展行動方案(2024-2028 年)》,旨在從多個方面推進本地商業衛星和火箭的建設,攻克可重複使用火箭等關鍵技術難題,加速衛星星座的構建。
2023 年 10 月,上海市政府辦公廳也頒布了《上海市促進商業航天發展打造空間信息産業高地行動計劃(2023 — 2025 年)》。
此前,安徽省、湖南省、湖北省、海南省、廣東省、内蒙古自治區、山東省等地也相繼發布了相關文件,力挺商業航天産業的快速發展,加強對相關企業的招商引資,全力部署本地的空天地産業鏈。
多位航天産業人士對經濟觀察報稱,多省招商局人士表現出對商業航天感興趣,諸多生産衛星和火箭的公司都在與地方政府洽談,将相關的生産基地和配套設施落戶當地。
2015 年起,一批社會資本曾站出來支持商業航天企業,比如紅杉資本、高瓴資本、經緯創投等,此後本土以技術爲導向的早期資本也開始進入這一領域,比如中科創星、哈工大投資集團等。
米磊說,早期階段,支持商業航天的資本主要是風險投資基金,現在進入該産業的新一波資本主要來自地方政府的産業基金,這些基金更傾向于中後期投資,其條件大多是在當地設立廠房或辦公地址。
米磊說,地方政府應依據自身的資源禀賦來選擇是否引入商業航天。首先,當地要有人才聚集能力,最好有相關的航天科研院所;其次,地理位置靠近國内的發射場,可以節省企業的運輸成本。
米磊稱,航天投資具有特殊性,相比人工智能、雲計算等行業,其資産更重,上市周期也更長,每一輪融資的需求都比較大。從客觀規律來看,火箭公司前期多次發射失敗是一個必然的過程,需要整個社會對創新和失敗有很大的包容性和耐心,而不是在有發射失利後就敬而遠之,思維的變化是最根本的要求。
中國 " 星鏈 " 點燃市場需求
" 星鏈 " 是 SpaceX 商業邏輯中的重要一環,爲火箭發射提供了商業需求和資金來源。截至 2024 年 4 月,總計規劃 42000 顆的 " 星鏈 " 已經發射了 6000 顆衛星。按照 SpaceX 的規劃,到 2024 年年底,其将實現組網 12000 顆。
中國商業航天的突飛猛進也呼喚着衛星互聯網的發展。藍天翼告訴經濟觀察報,中國商業衛星市場的格局與國外并無本質區别,都是以衛星運營商的組網需求和訂單爲牽引,由市場化的衛星和火箭企業參與競标并完成組網,再由衛星運營商以帶寬、流量、圖像等形式向用戶提供商業服務來獲得收入。
如今,中國版 " 星鏈 " 正在加速。
2021 年 4 月,一家新央企中國衛星網絡集團有限公司 ( 下稱 " 中國星網 " ) 在河北省雄安新區成立。中國星網曾規劃過一個 "GW 星座 " 計劃,即在 2035 年之前進行大約 12900 顆衛星組網。
一位接近該公司人士告訴經濟觀察報,星網的人員構成來自多家央企,以電信運營商爲主。公司的定位是衛星互聯網供應鏈中總包商和運營商的角色,面向國資和民營的商業衛星、商業火箭企業以及産業鏈上配套企業進行招投标。進入供應商名錄的企業,将參與到項目中,并在一定時期内提供衛星的批量化研制和生産服務、火箭的商業運輸服務、地面測控等相關配套服務。
上海垣信衛星科技有限公司(下稱 " 垣信衛星 ")成立于 2018 年 3 月,大股東是上海聯合。該公司深度參與了 "G60 星鏈 " 的規劃,計劃組網 12000 多顆衛星。天眼查顯示,垣信衛星在 2024 年剛剛完成了 67 億元的 A 輪融資。
銀河航天(北京)科技有限公司(下稱 " 銀河航天 ")已經具備百顆衛星的量産能力。目前在軌衛星已經有十餘顆,其中 8 顆是低軌寬帶通信衛星。銀河航天的客戶包括航天宏圖信息技術股份有限公司(688066.SH,下稱 " 航天宏圖 ")在内的一衆企業。
銀河航天星座通信系統架構師林廣榮告訴經濟觀察報,公司有兩大目标,一是推動商業航天供應鏈的開放。公司目前已經擁有 1000 多家供應鏈企業,而在 2018 年隻有 100 多家。公司的另一個目标是推進衛星成本下降一個數量級,從千萬元級别下降到百萬元級别,接近星鏈的造價水平。
長沙天儀空間科技研究院有限公司(下稱 " 天儀研究院 ")在軌衛星已有 30 餘顆,累計有 200 餘個用戶與公司簽訂了商業訂單。目前,天儀研究院已具備年産數百顆衛星的能力,并正在建設一座智能衛星工廠。公司已發射中國首批商業 SAR 遙感衛星,能實現對道路橋梁、水庫大壩、地鐵沿線、滑坡點(群)、礦山形變、冰川活動等沉降監測和隐患排查。除此之外,天儀研究院還關注在軌驗證的星座運營能力,搭建了天地一體化網絡的自主運營管理平台,方便用戶對入軌的衛星進行自主監測、任務規劃和測試管理。
目前,長光衛星、天儀研究院、銀河航天等公司都具備百顆衛星的批量化生産能力。楊峰對記者說,如果滴滴公司隻運營一百輛網約車,就無法形成規模性産業,同樣的道理,如果隻有幾十、上百顆衛星在軌道運行,也難以形成規模性産業。當前階段,更多衛星在天上組網才能對地面服務能力形成颠覆性的提升。
米磊說,當前,中國商業衛星的主要應用還是集中在通信、導航、遙感領域,且需求沒有達到放量階段。接下來,中國的商業衛星公司不僅需要研究如何進行批量生産,還需要探索更多的市場需求和最終用戶。實際上,不同于作爲運輸工具的火箭,衛星的難點在于如何盡快實現商業閉環。