全球商业航天产业如火如荼,商业“飞船”是个新赛道的好生意?
北京时间5月10日21时22分,长征七号运载火箭在中国海南文昌航天发射场点火发射,搭载的天舟六号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道,发射取得圆满成功。
本次发射的天舟六号是改进型货运飞船,长度为 10.6 米、总重 13.5 吨,载货量达 7.4 吨,是世界上运货能力最强的货运飞船之一。
在国家队的货运飞船天舟、载人飞船神舟以外,中国商业公司们也开发了不少“飞船”,在中国做飞船创业的前景如何?是个新赛道的好生意,还是创业圈的新故事?
01
全球商业航天产业高速发展
华经产业研究院《中国商业航天行业简版分析报告》显示,随着全球航天经济的发展,航天产业已成为当今世界上最具挑战性和广泛带动性的高科技领域之一,既是国家综合国力的集中体现和重要标志,又是国家战略新兴产业和先进制造业的重要组成部分。
近年来,英国、欧盟、俄罗斯、美国等航空大国纷纷发布商业航天发展战略,促进商业航天产业的发展。
我国也已密集出台各类支持商业航天发展的政策或规划,覆盖卫星研制、发射、卫星应用等细分领域。从政策具体内容来看,主要包括在相关政策或规划中提出未来某一阶段的具体发展目标和提出鼓励发展的细分领域。
目前,我国商业航天行业在卫星发射、地面设备等领域的发展较为迅速,其上游产业主要是火箭制造、卫星制造以及原材料的供应,下游产业主要是卫星运营、应用及服务环节。其中卫星产业是商业航天经济的主要构成部分,商业火箭和卫星制造领域正在逐步发展成为我国航天产业的核心中坚力量。
在政策的扶持与资本的加持下,我国商业航天行业市场规模将呈现大幅增长趋势。2017年以后,我国商业航天产业市场规模增速均在20%以上,市场规模从2015年的3764.25亿元增长至2021年的12626亿元,2021年同比增长了23.76个百分点。
02
如雨后春笋的“飞船们”
2012年5月,美国太空探索公司(SpaceX)的龙飞船成功对接国际空间站。这是全球首次由民营公司飞船完成向空间站运送补给的任务。自此,太空探索公司与航天局签署的价值16亿美元的合同开始执行,向空间站发射12次货运飞船,民营企业进入飞船航天器领域变为现实。
自2014 年国务院发布《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》以来,商业航天的卫星、火箭、动力、配套等细分赛道均有民营玩家涉足,在飞船领域也不例外。
据公开资料统计,截至2022年末,国内已注册并有效经营的商业航天企业数量达到433家,分布在北京、广东、陕西、江苏、上海等省/直辖市(特别行政区)。除了专攻飞船的创业公司外,也有不少商业火箭公司有飞船产品规划。(编者按:为便于统计,本文对飞船定义包含入轨和亚轨道飞船)
1、部分专项创业公司的飞船产品。
2、部分火箭公司的飞船产品
以上两图/国家队飞船产品未统计在内,根据公开资料整理。
据不完全统计,目前国内已有若干家有飞船产品规划的商业航天公司(一说10余家),不论是专攻飞船的创业公司,还是衍生飞船的火箭公司,尽管各自表述的产品优势、亮点或有不同,但都会承认一件事,做飞船很难。
03
做飞船有多难
如果按产品视角,飞船属于航天器,与卫星、探测器一样,需搭乘运载火箭才能完成飞行任务,在整体航天产业的上游领域。但如果按客户视角,不论货运或载人,飞船提供的属于太空服务,与碎片清理、太空通信、卫星遥感等业务同属于航天产业链下游。
不论哪种视角,做飞船离不开两项内容,一是可适配搭载发射的火箭,二是为飞船“埋单”的客户。(特指外部条件因素,人才、组织、设施等另算)
航天是一项系统工程,飞船搭载很难像卫星、探测器等航天器一样根据通用支架安装即可发射。由于飞船本身的复杂性和面临环境变化的多样性(载人飞船比货运飞船更难),往往实现船箭匹配的难度要远大于星箭匹配。
针对适配飞船的火箭,一般从最初设计、研发阶段,就应考虑发射载具问题,甚至会有船箭协同、并行研发的情况。因此,如果自身有火箭产品,规划衍生飞船产品更为便利。当然,如果企业独立开发飞船时提前已锚定目标火箭,做火箭适配也并不是无解的难题。
不过由于飞船产品开发的难度高、测试周期长,这对所适配火箭的高频响应发射要求较高。例如第一代龙飞船(2020年已退役)在十年间共发射22次(20次成功入轨、1次试飞,1次失败)。这一成绩与太空探索公司猎鹰火箭的随时响应是分不开的。
除设计、研发、生产、测试阶段的船箭匹配协调外,专业人才、资金支持、设施能力、运营模式等也都是一道道难关。与前些年火箭、卫星公司创业面临同样一些问题。
如何招揽体制专业人士?怎样实现产品快速研发测试?通过什么火箭及设施验证产品?何时实现商业化……当面对资本关注和行业监管时,这些都是避不开的课题。除此之外,可能更被关注的一项是未来市场需求。
04
“摸着马斯克过河”
在新能源车、商业航天领域有个特色,那就是:“摸着马斯克过河”。
无论是特斯拉车还是猎鹰火箭,刚开始面世时,一路上总是失败不断,争议不断,让外界尤其是产业界都疑虑重重,但马斯克总能在绝境中寻找到出路,在起火、爆炸声中取得突破。当技术被证明可行时,大量追随者就纷纷跟进。
前述专家表示,虽然美国的商业火箭体系相对成熟,实际上市场上的玩家并不多,大概也只有蓝色起源,SpaceX等几家,而中国目前的大几十个商业火箭公司,其中比较知名的就有十几、二十个。但比起SpaceX,国内的商业火箭公司普遍规模较小,产品也大多在研发、试射阶段,最重要的核心技术还有待突破。
曾经无论固体火箭还是液体燃料火箭都是一次性发射的,当马斯克证明可回收技术是可行时,所有火箭公司都清楚,要真正立足市场、体现价值,必须有大中型液体火箭,最终还必须是可回收的。
要达到可回收至少有三方面的技术:液体火箭、可靠的控制系统、起降系统。目前国内刚刚实现商业液体火箭发射成功,但还未实现可回收,且运力和猎鹰9等差距也较大。李维认为,“可回收并不容易,目前差距还是较大,我们此前测算过,乐观情况下,预计时间差距是7年,现在来看,可能是10年(至少),但国内商业航天企业可能会加速发展。”
早在2015年,猎鹰9就实现了可回收技术的成功,而2014年中国商业火箭产业才开始发展,经过7年时间,国内已经实现固体火箭成功入轨,“液体火箭有突破,可回收技术可期”。2022年5 月 6 日,深蓝航天试验火箭“星云-M”完成了 1 公里级垂直起飞及降落飞行试验,火箭在爬升和下落的过程中同时进行了横向移动,最后降落至着陆场靶心位置不足 0.5 米的点位,实现成功回收。其所配备的“雷霆-5”发动机,是国内首型使用3D打印技术实现整机制造的针栓式液氧煤油发动机。
但“雷霆-5”发动机的真空推力只有50KN,时间不等人的是,马斯克已经在搞33台中推力发动机并联的星舰系统。
按照马斯克的计划,星舰飞船未来6到8小时就可以再次使用,一天可以上太空3次;推进器发射6分钟后就能返回,每个小时就能发射一次,这意味着火箭使用成本将大幅度降低。
马斯克曾称,星舰只需一百万美元就可以将100到150吨有效载荷送上轨道。对比NASA航天飞机22500美元/千克的载荷成本,星舰100美元/千克的价格直接让实现太空梦的价格打下来99.5%。这一价格无疑将颠覆整个商业航天市场,不但对美国的联合发射联盟、欧空局造成巨大压力,还会抢走俄罗斯航天国家集团公司等传统上发射价格相对便宜的国家级公司的发射订单。
所以,即使星舰首飞爆炸,航天业界所有人都不敢小觑它的未来。这是属于“冒险者的游戏”,“游戏”中已经有失败者,4月3日维珍轨道控股有限公司及其美国子公司维珍轨道”宣布破产保护。面对星舰的体量和维珍轨道的破产,国内同行们无疑感到了压力。
但可回收技术可以跟进,直接“实验-发现缺陷-改进-再实验”的模式,国内商业航天公司却未能模仿。黄志澄表示,“从目前的情况来看,国内民营火箭公司不大会采用SpaceX公司那种技术上很冒进的、很有创新的路子,因为这样风险太大,假如一旦失败,这些民营航天公司可能就坚持不下去。所以我认为中国民营航天公司目前采用的模式比较稳妥的,一步一个脚印的做法是适合于中国国情的。”
05
飞船的“饼”在哪里?
在前不久刚结束的2023年“中国航天日”主场活动上,民企紫微科技就公布了计划在2023年中搭乘运载火箭发射的“梁溪号”飞船(B300)。根据公开报道,该飞船是一款航空返回器,主打小型天地往返货物运输,可持续满载300kg货运返回地球。(不过在该公司简介中,该产品的定义是天地往返商用货运飞船。不知与航空返回器的区别在哪。)
尽管目前民企已有的飞船计划中极少透露客户方和商业化情况,但与美国同行的情况类似,未来更多的市场需求或许将来自于国家任务。
2006年开始,时任美国宇航局(NASA)掌门的迈克尔·道格拉斯·格里芬批准向SpaceX分期支付了一共2.78亿美元(后续又批了3.96亿美元经费),并以事成后将持续采购后者服务为承诺,支持SpaceX开发往来国际空间站的交通工具。
随后的2010年SpaceX龙飞船正式推出,NASA以比以往几乎低一个数量级的价钱获得了强大而可靠的天地交通工具,而SpaceX也在NASA助推下“跑步前进”,短时间内就掌握了先进飞船技术,奠定了今天美国商业航天领跑者的地位。
回看中国,921工程三期第二阶段(即空间站长期运营阶段)方案论证中,有民商火箭企业相关具体方案论证工作。这说明未来民商火箭或将列为参与后期工程实施的潜在方。
同理,空间站飞船运货在未来或许也存在同样机会,毕竟美国龙飞船已有货运和载人的案例在先。
2021年9月16日,SpaceX使用猎鹰9号火箭和龙载人飞船成功执行灵感4(Inspiration4)航天任务,将4名非职业宇航员送入太空。虽然该任务目的之一是为治疗儿童癌症的意愿募集善款,但本质仍是付费的载人飞船太空旅游。
在2022年初发布的《2021中国的航天白皮书》中,国家航天局明确指出,未来五年将培育发展太空旅游、太空生物制药、空间碎片清除、空间试验等太空经济新业态。同时参考国外太空探索公司载人龙飞船,蓝色起源公司新谢泼德号飞船发展路径,针对C端市场的太空旅游也是蓝海的市场机会。
由此观之,国内toC的飞船太空旅游并非全无可能,在有国外同行先行的背景下,产品技术实现或许只是时间问题。更多需要考虑的是政策条件、监管许可、发射支持及回收等因素。而商业公司们眼下需要做的是打磨好产品和组织,“活”到飞船行业未来的“春天”。
目前国内绝大多数的飞船产品还在PPT规划中,落地实现尚需时日。也期待相关监管方能有更多扶持政策出台,助力推动行业发展。
可以肯定的是,不论是国家任务还是载人太空旅游,一旦进入市场商业化比拼阶段,飞船公司们避不开的是残酷的淘汰赛。
当下还是应当多做功课,以期少走弯路。
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