商業航天以市場需求爲導向,采用更靈活、更高效的資源配置模式,肩負着更多的使命 ……
文 | 李皙寅
編輯 | 施智梁
" 人類的征途是星辰大海 " —— 600 年前,大航海時代,高桅重帆遠涉大洋;600 年後,大航天時代,火箭飛船遨遊寰宇。兩者頗有相似之處,科學在借助商業化力量開拓新邊疆,新技術不斷湧現,并走入民用領域;同時,航天創造出前人無法企及的财富機遇,商機無限。
2023 年,中國商業航天再一次刷新了自己的發射紀錄,軌道級航天發射總量達 67 發,占全球發射總量的三成,僅次于美國 116 發占全球總量 52%,位居全球第二。
商業航天以市場需求爲導向,歡迎新技術和新理念,決策、研發、生産流程以效率爲先,目标就是降低航天工業的制造成本,促進航天技術普及。
整個産業鏈分别是:上遊的衛星制造,中遊的衛星發射、地面設備制造,再到下遊的衛星應用與運營;用衛星在空中組網來提供信号," 讓天下沒有連不上的網絡 ",這就叫衛星互聯網,是目前商業航天最清晰可見的盈利場景。
2023 年,SpaceX 首席執行官伊隆 · 馬斯克公開表示,借助衛星網絡爲全球用戶提供高速互聯網的的星鏈(starlink)業務,已經實現了現金流平衡。星鏈賺錢了,加上在俄烏沖突中體現出來的強大的應急能力,國内的企業正在加速摸着 SpaceX 過河。
圖 / 網絡
速度必須加快。太空軌道是稀缺資源,好的點位有限,奉行先占先得。建立中國的衛星網絡需要大量的投入,迫在眉睫。高效率、規模化、低成本,這恰恰就是商業航天的特質和優勢,可堪大用。
中國工程院院士、現任國家衛星定位系統工程技術研究中心主任劉經南向出行一客(ID:carcaijing)透露,中國要推進商業航天發展,隻有充分利用民間的資源,如資金、技術、場所等,群策群力,才有希望推出具有市場競争力的創新産品,從而進一步推動中國國家航天事業的發展。
爲了織密中國的衛星互聯網,未來幾年的火箭訂單需要排隊預約,旺盛的市場需求讓業内信心滿滿;經過幾年的技術積累,業内已經湧現出了一批占據頭部地位的企業。更重要的是,航天技術和消費者越來越近,讓整個商業故事逐漸走向閉環。
01
商業航天,無限商機
一條航天産業鏈,由許多環節構成,從上遊研制、發射,到下遊運營、應用,幾乎每一個環節都能創造千億級别的市場。
根據美國衛星産業協會(SIA)的統計數據,2022 年全球航天産業的總收入是 3840 億美元。其中衛星産業總收入爲 2810 億美元,占全球航天産業收入的 73%,主要包括了衛星制造業收入、發射服務業收入(約 70 億美元)、衛星服務業收入和地面設備制造業收入等。
商業航天已經成爲世界大國戰略競争和博弈的主要領域和主戰場。泰伯智庫認爲,2023 年至 2028 年,商業航天産業開始迎來發展黃金期。到 2025 年僅中國市場規模就将達到 2.8 萬億元。
位于産業鏈上遊的制造環節可分爲衛星總體制造和衛星配套制造,發射環節可分爲火箭總體制造、火箭配套制造、衛星發射服務等,而産業鏈下遊則可細分爲通信、導航、遙感應用等領域。
圖 / 網絡
衛星制造包括衛星平台和衛星載荷,衛星發射包括火箭制造和發射服務,管控包括平台和業務管控等方面。衛星運營及服務涵蓋了衛星移動通信服務、寬帶廣播服務和衛星固定服務等多個領域。地面設備包括地面運維系統、應用網絡以及終端設備;衛星的下遊應用廣泛,涵蓋了政府、行業和個人等多個領域。
自人類開始向太空進軍以來,在長達半個多世紀的時間裏,航天事業長期是國家力量獨步的舞台。談及航天,傳統觀念裏總有些關鍵詞,比如高精尖、大國重器、國防安全、神秘。這種觀念曾一度成爲商業航天發展的最大桎梏。
長久以來,中國航天事業以重大科研爲主的模式,稍有真正意義上的工業化産品,形成了以保障航天重大工程爲核心的航天工業體系。商業航天模式與傳統航天模式相比,更加包容新技術和新理念,決策、研發和生産的流程也更加高效。
" 工業化造星是民營衛星制造商的願景。" 時空道宇前瞻實驗室負責人侯冰告訴出行一客(ID:carcaijing),2021 年 9 月,位于台州的衛星超級工廠制造基地建成,并完成首顆試産星下線,目前通過創新量産 AIT(衛星的總裝、集成和測試)模式,工廠研制周期大幅縮短,已經實現日産一顆衛星,而且生産成本下降 45% 左右," 商業航天研制能力大幅叠代,我們正像造車一樣造衛星。"
商業航天以市場需求爲導向,采用更靈活、更高效的資源配置模式,肩負着更多的使命。探索航天産業融合社會化工業體系共同發展,旨在降低航天工業的制造成本,促進航天技術的普及。
不止是火箭和衛星,載人航天的商業化包括近地軌道載人和貨物運輸服務,以及太空旅遊;深空探測和空間站的商業化開發處于摸索階段,目前圍繞深空探測的商業活動有太空采礦及行星探測器的制造,也逐漸有民營企業參與到國際空間站的商業化開發中,未來或将實現太空居住、太空城市等。
2023 年 12 月
星際榮耀雙曲線二号驗證火箭實現首次複用飛行
圖 / 企業
目前,星際榮耀正在研發價格低廉、性能優異的商業可重複使用運載火箭,公司火箭總指揮謝紅軍向出行一客(ID:carcaijing)透露,公司的目标是在 2025 年将發射價格降低到現有運載工具的一半以内。随着可重複使用火箭的商業化,他堅信普通人進入太空将像如今乘坐航班一樣簡單。
商業航天的發展還将帶來更多的工作崗位,促進航天技術在更多領域的融合和擴散。
美國蔡斯經濟計量學會的研究顯示,NASA 在航天科技每投入 1 美元,就對美國民生産總值産生 14 美元或更多的經濟效益,這是其他産業難以達到的高度。
據《人民日報》報道,中國載人航天工程發展 30 年來,已有 4000 餘項技術成果被廣泛應用于國民經濟的各個行業。
從先進材料到信息通信、光電傳感、智能制造、數據處理,如今提升人類社會智能化信息化水平的大批先進技術創新可以追溯到航天科技:清晨醒來,不願從柔軟被窩起身時,所躺着的記憶海綿,最早就是爲了在發射和着陸時保護航天員;出門前,詢問天氣是否要帶傘,實時更新的天氣預報正源于氣象衛星;輕便超薄的筆記本也最早是爲了節省太空空間和飛行燃料;泡面裏的蔬菜包也同樣源于載人航天計劃,是爲了給航天員補充維生素,還有淨水器、紙尿褲,不勝枚舉。
02
技術追趕,任重道遠
2023 年 12 月初,中國航天科技集團有限公司明确将要對标 SpaceX,并表示:在發展觀念、科研生産模式、關鍵核心技術、質量效率等方面,跟馬斯克創立的 SpaceX 火箭發射公司都有着明顯的差距和不足,公司整體‘大而不強’!
作爲中國航天技術代表的國家隊企業主動表态對标美國民營商業航天企業,并且誠懇直言存在明顯差距,表态 " 這與我們在航天領域率先實現強國目标還相去甚遠,每個航天人對此要懷有深深的危機感 ",這樣的表态頗爲罕見。
對此,多位航天界人士對出行一客(ID:carcaijing)表示,與 SpaceX 相比,國内企業在部分關鍵技術上,存在十年左右的技術代差。
從發射次數上來看,2023 年,SpaceX 以 96 次發射獨占鳌頭,相比之下,我國以 67 次發射排行第二;發射載荷質量統計上,SpaceX 全年發射質量達到 1286 噸,占全球發射質量的 80% 左右。這一數字已經遠遠超過了除 SpaceX 以外的其他所有國家和地區全年發射載荷質量的總和。
目前,商業航天面臨着幾大關鍵性的挑戰,包括降低衛星制造成本、拓展衛星商業應用場景、降低發射成本、提高火箭運力等。
中國傳統衛星爲保證發射成功高可靠,使得成本過高、周期過長、功能單一。制造流程往往都是非标準化的,開放度低、難以批量生産,一顆衛星制造周期平均需要 36 個月,難以支撐商業航天快速發展需求,影響商業衛星星座組網。傳統衛星發射後,無法按需叠代升級,功能單一導緻利用率低。
在這方面,像上海的格思航天、台州的時空道宇都在探索用數字工廠制造衛星,從而降低制造成本、提升制造效率。不過,這背後更需要整個衛星産業鏈條的梳理與重塑,探索衛星産品的标準化,實非易事。
目前商業航天發展的阻礙,恰恰就是高昂的發射成本。鼎晖百孚合夥人劉尚告訴出行一客(ID:carcaijing),和所有的運載工具一樣,火箭必須降本,降低讓衛星上天的成本,進而降低衛星運營商的成本,加快衛星組網的速度,讓消費者能夠更快更省地用上衛星互聯網,最終讓整個商業航天的商業邏輯早日閉環并運轉起來。
目前國内市場的太空運輸價格,從地面到 500 公裏高空,大約需要 12 萬元人民币。然而,由于技術創新和成本降低,SpaceX 已經将類似服務的價格降低了 5000 美元。這表明各家公司仍然具有巨大的潛在價格優勢,并且通過不斷努力和技術創新,有望在未來使太空運輸服務變得更加實惠。
商業航天時代,航天活動遵循以盈利爲主要目的、遵循市場機制,因此運載火箭的低成本、大運力是未來的趨勢。固體火箭結構簡單,易于實現小型化,同時方便存儲,可以實現快速響應的發射。
東方空間的引力一号是迄今全球運力最大固體運載火箭、迄今國内運力最大民商火箭等亮眼紀錄。其運載能力處于目前中低軌衛星星座組網發射運力需求主流區間,不僅可以支持百公斤級衛星的 " 一箭 30 星 ",實現 " 一箭一軌 " 或 " 一箭半軌 " 發射,助力星座組網工作的高效推進,還可以發射 3 噸至 4 噸重量的小型貨運飛船、超大型衛星等。
2024 年 1 月,在山東海陽附近海域,引力一号(遙一)海瀾之家号運載火箭,将搭載衛星順利送入預定軌道
垂直起落是當前重點發展的回收手段,目前主要由美國的 SpaceX 引領該技術。液體火箭有更高的性能,同時可以多次啓動和推力可調,進而實現火箭的垂直回收,對于降低發射成本至關重要。
2023 年 12 月,星際榮耀的雙曲線二号驗證火箭在中國酒泉衛星發射中心完成了第二次飛行試驗,成功完成了一個高度達 340 多米的 " 蚱蜢跳 "。
" 我們計劃在 2025 年底,發射能夠成功入軌并可回收的火箭雙曲線三号,如果我們能夠成功,那就相當于達到了 SpaceX 在 2015 年時的水平。" 雙曲線二号驗證火箭型号總師季海波告訴出行一客(ID:carcaijing),隻有攻破這一難關、達到這一目标,再往後,我們和 SpaceX 的差距才會逐步減少。
商業航天企業中人,對于 SpaceX 的發展經曆如數家珍,在接受出行一客(ID:carcaijing)訪談時,他們普遍感慨馬斯克的敢想敢幹,以及 NASA 長期以來通過訂單持續 " 投喂 ",讓 SpaceX 走出了早期技術驗證的荒漠階段;同時也羨慕于 SpaceX 所處的資本市場對于前瞻科技受挫失敗的較高容忍度。
此外,還有一些軟性實力的差異,比如航天文化。中國科技新聞學會太空文化傳播青少年工作委員會委員王君毅告訴出行一客(ID:carcaijing),每次對外宣講,他都會從 " 航天和航空的區别在哪裏?" 爲此開篇,在他看來,國内航天科普尚處萌芽期,任重道遠。
在這方面,美國國家航空航天局(NASA)形成了相當發達的航天文化産業:定期開放公衆參觀,航天員、工程師親臨現場做科普;另外,還會在影視節目中植入自身角色;如此種種,幫助年輕人内心種草,從小向往航天事業;依托肯尼迪航天中心等航天資源打造的航天文化、航天科普基地。
這對招引人才具有重大的意義。業内曾有個傳言,谷歌創始人 Larry Page 将 NASA 視作競争對手。自己用期權、高工資能從蘋果搶來的人才,面對 NASA 的 " 降薪 " 入職邀請,依然甘之若饴。因爲後者的事業更大、更好玩。
the end