前言
中国民营商业航天最硬核、也最难突破的部分,在于火箭和卫星的制造。不过2023年对于很多民营火箭企业来说,都是“收获的季节”:1月,星河动力谷神星一号火箭第五次成功入轨,将5颗卫星送入预定轨道;4月,天兵科技天龙二号、星际荣耀双曲线一号火箭接连发射成功;7月,蓝箭航天朱雀二号火箭发射成功,拨开了笼罩在民营商业火箭企业头上的迷雾和阴霾。
卫星这一侧,以中国卫星网络集团为首的星座建设正在紧密进行,民营卫星制造和运营企业严阵以待、翘首以盼。这当中不乏具备核心技术的卫星产业链关键环节企业,也已投入产业应用。
不可否认,在中国民营商业航天发展进程中,体制内“国家队”扮演着“引导者”角色,为技术和商业化“打样”。然而事实证明,属于民营商业航天的时代已经渐近,前头冲刺的民营企业已经开始由“偶尔冒尖”转向“稳定头部”。
民营商业航天界达成了一个共识:市场需要怎样的运力和服务,那么民营商业航天企业就需要打造怎样的火箭和卫星。不仅如此,民营商业航天还需要厘清商业模式。
航天命题固然宏大,引人前赴后继;但直面资本诉求,仍需保持冷静。对运载火箭来说,液体可回收技术何时应用?发射何时能够触及成本边界?对卫星来说,面对大规模需求,定型复制是否足够?市场需求该如何挖掘?这些问题尽管没有固定答案,却值得持续探讨。
“一箭难求”,降本增效道阻且长
当下,够用、够稳定、够便宜的轨道级运力仍是奢求。
火箭仍“一箭难求”,卫星共享一枚火箭“组团拼车”的情况频繁出现,“一箭多星”的记录逐年刷新。
美国太空探索技术公司(SpaceX)在2021年1月完成“一箭143星”发射,创下世界火箭单次发射卫星数量纪录。“运输者”(Transporter)系列任务,更是开启了商业发射的全新维度。据SpaceX官网数据,到2023年6月,运输者8号(Transporter-8)已完成第8次商业拼车发射任务,累计发射了672颗卫星。据《航空知识》报道,“运输者”服务对不超过50kg的卫星收费低至275000美元/颗,超过部分按照5500美元/kg收费,对载荷质量明显小于200kg的微小卫星来说,显然十分划算。
国内,火箭“拼单”进程也逐渐加快。2023年长征二号乙、长征二号丁运载火箭发起拼车,“一箭41星”突破国内火箭单次发射卫星数量纪录。受制于技术成熟度,民营商业火箭企业的拼车发射模式还未开始。
未来,要承接愈来愈多的卫星发射需求并一一满足,由此产生了不同特点、不同型号的火箭路线。
液体火箭有望带来质的突破,固液仍将并存
技术路线来看,火箭可以分为固体火箭和液体火箭,后者的研究方向瞄准可回收、重复利用来降低成本,难度系数也直线上升。
业内普遍认为,商业运载火箭有三大阶段:发射入轨、重复使用、批产能力。从我国民营商业火箭公司的发力点来看,蓝箭航天、星际荣耀、天兵科技、星河动力、深蓝航天等多数头部火箭企业处于第一阶段,正在向第二阶段发力。“可以认为,中国商业火箭已经进入到2.0时代。”朱雀二号发射成功后,蓝箭航天CEO张昌武表示。
一方面,过去近十年,中国民营商业火箭企业渴望通过垂直液体可回收技术“换道超车”,确立核心优势。时间证明,资本市场达成共识的“试验阶段”已然收获硕果,液氧煤油、液氧甲烷两条细分的液体火箭发动机技术路线均实现了质的突破。下一步,更大的、垂直可回收的液体火箭将成为民营火箭企业发力的重点。2023年5月,星河动力研制的中大型液体运载火箭智神星一号总装下线,将于2024年首飞。“复用版”液体火箭若能成功回收,将进一步缩小我国民营火箭企业与SpaceX的实力差距。但在世界级难题垂直回收技术面前,攻关道阻且长。
另一方面,面对日渐增加的商业卫星发射需求,重复使用液体火箭“远水难解近渴”、“星多箭少”困局亟待运力解决,因此,聚焦大型固体商业运载火箭的多个型号也正在筹备研制中,并且存在一定商业化空间。如已经成功实现“一箭26星”且运载能力为1.5t的中科宇航力箭一号遥二运载火箭,以及目标推力600t、运载能力6.5t的东方空间引力一号等,激烈竞争着“全球最大的固体运载火箭”这一桂冠。对大运力的执着,中国商业火箭企业也有。
归根到底,更强的液体可回收技术、更大的运载能力,都意味着更低的成本。进一步降本增效,又意味着更多的商业化机会。随着国内民营商业航天竞争愈发细分,火箭企业的商业定位愈发精准,火箭企业不仅需要靠融资能力以支撑发展,也需要建立稳定发射能力,抢先收获订单,进一步巩固商业化优势,以证明资金回报效率和未来长线发展实力。
如星河动力、东方空间就采取固液并举路线,后者表示将会在接下来三年研制阶段探索液体火箭,在未来实施大规模可回收的重复利用火箭。对部分民营商业火箭企业来说,先固后液、固液并存的路线仍是一个经济性与创新性并存的路线,并将在未来一定周期内持续。
需求集结前夜,卫星制造厚积薄发
卫星制造是整个卫星产业链的枢纽和基石。组建星座提供服务等业务快速发展,需要高效的、可靠性强的卫星制造能力作为支撑。
目前,全球低轨卫星的资源“坑位”紧张,各国都在加紧布局低轨卫星星座。我国也不例外,已知的就有中国星网、G60星链、千帆星座、超低轨通遥一体星座等大量卫星发射计划。
基于此,卫星的机械结构、推进系统、热控系统、电源系统、遥测跟踪和指令系统、姿轨控系统、载荷系统、天线系统环节相关的各类企业也都迎来新的提振和增加“蛋糕”厚度的巨大机遇。
这其中,拥有核心技术的企业已经开始投身产业化,刷新交付订单。以大规模卫星组网必备的卫星推进系统为例,卫星电推进制造商遨天科技是国内首个有入轨电推进产品的民营商业航天公司,在轨成功率、市场占有率领先。据遨天科技副总裁陈赛男介绍,截至2023年7月,遨天科技所有入轨产品已达27台,客户来自体制内外。“我们产线具备每年为1500颗商业卫星进行动力配套的能力。”
遨天科技电推进产品
此外,头部综合卫星制造商银河航天已经在7月底发射新一代可堆叠平板卫星——银河航天灵犀03星,这是我国首款使用柔性太阳翼的平板堆叠式卫星,用于新一代宽带通信卫星技术在轨验证。卫星制造企业正厚积薄发。
银河航天灵犀 03 星示意图
当下,卫星制造技术发展迅速,卫星设计模块化、总线技术制造标准化、组件更趋小型和先进化。一批星座工厂不断涌现,生产速度和效率不断提升。从“十年磨一星”的传统卫星制造到技术创新,批量卫星研制不仅需要定型复制,也需要借鉴工业制造其他赛道的优势。
目前,不乏大型第三方企业主动回溯上游,躬身入局商业航天。比如吉利旗下的时空道宇卫星超级工厂,结合了汽车产业的工业化、自动化生产模式,依托卫星平台的模块化特点,打造了批量化、柔性化、智能化的脉冲生产线,能够满足微小卫星研制周期短、技术更新快、功能密度高等行业发展需求。通过建设“吉利未来出行星座”,吉利将构建“天地一体化”高精时空信息系统。
时空道宇卫星工厂快速生产示意图
同时,为了进一步打开卫星市场,卫星制造作为商业航天上游,同样需要下游应用服务释放需求。复旦大学光电研究院教授、微小卫星专家陈宏宇博士表示:“现在航天是挺‘卷’的领域。对一个产品来说,它要有更大的市场,做得更好、更有用,还得必须让更多的人能够用起来才行。”
某卫星通信制造领域专家也曾表示:“现在卫星制造行业面临应用面打不开的现状。”以此类推,整个产业链从中游到上游,都存在获客难、获利少的状态。这种情况,亦存在于大型星座建设招投标进程中。对商业卫星制造企业来说,“亏本降成本”不仅会导致商业模式的变形,也会限制科研创新和投入,导致负循环。为了解决困境,开发市场应用需求势在必行。
无疑,我国民营商业航天正在经历高速发展的十年。无论是火箭还是卫星企业,还未出现“绝对头部”企业,这也就代表着,我国商业航天仍处于开放早期。为同行者“鼓掌叫好”的时代,蕴含着无限机遇。
在卫星互联网、卫星应用需求大爆发前夜,谁掌握核心技术,谁就能获得绝对市场份额,用实现盈利证明民营商业航天的可行性。这不仅是每一个商业航天企业为之奋斗的目标,也是这场“卫星互联网之战”中,中国队的强力之音!
来源:《卫星应用》2023年第9期
作者:王艺霏
编辑:刘维德
责编:张曼倩