國際商業發射市場的黑馬
—美國太空探索技術公司

劉博 曹秀云 （中國航天系統科學與工程研究院）

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國際商業發射市場的黑馬
—美國太空探索技術公司

劉博 曹秀云 （中國航天系統科學與工程研究院）

2016年4月，美國太空探索技術公司（SpaceX）成功實現其獵鷹-9（Falcon-9）火箭一級的海上平臺回收試驗，驗證了可重復使用運載火箭關鍵技術，在探索大幅降低航天發射成本的道路上邁出了重要一步。2013年以來，該公司以0.56億～0.62億美元的低地球軌道（LEO）載荷單次發射價格進入國際商業發射市場，遠低于傳統發射服務商1億～2億美元的價格，打破了原有由歐洲阿里安空間公司（Arianespace）、俄羅斯國際發射服務公司（lLS）形成的壟斷局面，成為國際商業航天發射市場的一匹強勁黑馬。據該公司CEO伊隆·馬斯克預測，獵鷹-9實現火箭一級的海上平臺回收并重復使用后，其發射成本將成數量級下降，有望徹底顛覆商業發射市場傳統發展模式。

1　快速崛起之路

太空探索技術公司是2002年成立的創新型航天企業，采取商業化運作模式，目前有4000多人。至2010年，僅用8年時間就研制并成功發射了獵鷹-1小型火箭、獵鷹-9中型火箭和“龍”（Dragon）貨運飛船，2012年開始承擔“國際空間站”貨運補給任務，2013年打入國際商業發射市場，2015年實現獵鷹-9火箭第一級陸地垂直回收。目前正在研制載人型“龍”飛船、低地球軌道運載能力53t的“獵鷹重型”（Falcon Heavy）火箭以及可重復使用運載火箭，重型運載火箭計劃在2016年11月首飛。

太空探索技術公司的“龍”飛船

美國政府積極扶持商業航天企業，全方位營造有利于新興航天能力發展的環境是太空探索技術公司快速崛起的外因。在政策扶持上，美國政府出臺了一系列政策法規促進新興航天能力持續發展，為太空探索技術公司等新興航天企業提供了良好的發展空間。如2010年頒布的《國家航天政策》提出利用商業航天產品和服務滿足政府需求，促進政府采購商業服務；2013年頒布的《國家航天運輸政策》倡導政府與私營企業合作，發展低地球軌道商業航天運輸能力。在市場準入上，美國聯邦航空管理局（FAA）2011年授予該公司飛行器再入軌道許可，美國空軍2015年授予其軍用衛星發射許可；在技術支持上，美國航空航天局（NASA）向該公司派駐技術人員并轉讓專利，幫助其發展“獵鷹”系列火箭關鍵技術。在項目采購上，NASA自2006年以來與該公司簽訂了超過23億美元的合同；在資源共享上，NASA為其提供了火箭發動機測試臺，美國空軍則為其開放范登堡空軍基地用于發射獵鷹-9火箭。

通過管理創新嚴格控制成本是太空探索技術公司快速崛起的內因。一是采用扁平化管理模式，公司副總裁和總師直接管理員工，沒有嚴格意義的部門劃分，降低管理成本；二是采取“縱向一體化”供應鏈管理方式，通過自主設計并在一個廠房內制造、裝配、測試幾乎所有零部件，縮短供應鏈，精細控制成本；三是廣泛吸納和匯聚波音（Boeing）、洛馬（LM）、諾格（Northrop Grumman）等傳統大型航天企業的精英；四是采用成熟適用技術加自主創新技術的策略，不一味追求高精尖；五是采用通用化、標準化設計，以批量生產降低制造成本。相對傳統大型航天企業，太空探索技術公司在發展模式、管理靈活性和成本控制上具有明顯的后發優勢。

2　以低價打破國際航天發射市場競爭格局

國際商業航天發射是以市場為主導，具有商業盈利模式的航天活動，根據美國衛星工業協會（SIA）報告，2009-2014年全球商業衛星發射服務業年平均總收入達52億美元。在商業航天領域領先的國家不僅能夠獲得經濟增長中較大的份額，更能夠制定行業標準，從而對其他競爭者起到引導、控制、制約的作用。無論是受經濟利益的驅使，還是出于對制天權優勢和國家安全的考慮，各個國家都爭相競爭商業航天市場。

2013年，太空探索技術公司借助獵鷹-9單次發射0.56億～0.62億美元的低價進入國際發射市場，2014年新簽訂的商業衛星訂單量占據國際商業發射市場的45%。截至目前，其訂單總儲備價值已超30億美元，約有48次待執行任務，其中60%為商業發射，打破了由國際發射服務公司、阿里安空間公司長期壟斷的市場格局。

2014年國際商業發射服務合同簽訂情況

近年來，俄羅斯由于航天工業質量監管不利、長期基礎投入不足、專業隊伍實力下降，導致火箭發射事故頻出，后續商業發射任務推遲，多年積累的國際競爭力也逐漸喪失，2014-2015年只簽訂了4份商業衛星發射訂單。歐洲的阿里安-5（Ariane-5）系列火箭雖然運載能力大且可靠性高，但其單次發射價格高達1.9億～2.2億美元，市場份額也面臨低價沖擊帶來的挑戰。綜合來看，商業航天發射市場正向低價趨勢發展，傳統火箭與經營模式已逐漸喪失競爭力，市場格局面臨洗牌。

3　各國積極推進新型低成本火箭研制計劃

為了應對太空探索技術公司的出現而愈加競爭激烈的國際商業航天發射市場，美國、俄羅斯、歐洲等國相繼提出新型低成本火箭研制計劃，把控制發射成本作為研制的主要指標之一。例如，美國聯合發射聯盟公司（ULA）提出“火神”（Vulcan）運載火箭計劃，在年發射10～20次條件下，單次發射地球同步轉移軌道（GTO）載荷每千克最低發射價格為9000美元左右，是現役的宇宙神-5（Atlas-5）價格的47%；歐洲航天局（ESA）在阿里安-6的研制計劃里也提出其雙星發射地球同步轉移軌道載荷每千克價格為8000歐元左右，低于每千克發射價格9500歐元的阿里安-5；日本新型H-3火箭發射地球同步轉移軌道載荷每千克預計成本為6500美元左右，是H-2A火箭的63%左右。

同時，在火箭研制過程中，各國采取火箭模塊化、系列化、通用化思路，利用成熟技術，發揮商業航天企業優勢等多種措施，從而有效降低成本，確保可靠性。如，歐洲在阿里安-6火箭的研制中基于現有成熟的火神-2發動機和“芬奇”（Vinci）低溫上面級發動機，采用PHH（固體助推器，一、二級都為液體）通用構型，通過模塊化組合可滿足不同軌道的發射任務需求，同時其研制模式轉變為政府提出需求、提供研制資金、購買服務，企業主導設計的新模式，減少政府部門干預、降低管理成本；俄羅斯“安加拉”（Angara）系列火箭采用高度標準化的通用火箭模塊（URM）來降低研發成本，各構型的一子級、助推器采用通用火箭模塊-1，二子級采用通用火箭模塊-2，各通用模塊都采用現有發動機改進而成，火箭的控制系統、上面級和整流罩也沿用了成熟型號；日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）計劃在H-3運載火箭的后續研制中加大企業參與力度，以充分利用企業在研制管理、技術創新等方面具備的成本和技術優勢。

美國聯合發射聯盟公司的“火神”運載火箭

俄羅斯“安加拉”火箭

4　結語

隨著各國不斷加強拓展對太空的開發與利用，國際航天發射需求持續升溫，年發射頻度日漸密集，并帶動商業航天發射市場規模持續擴大。2001-2010年，年均航天發射次數為65次；2011-2015年，年均航天發射次數已快速攀升至84次，增幅約為29.5%。國外航天咨詢機構預測，未來10年年均發射次數仍將繼續上升。同時，國際商業航天發射市場的總收入從2001年的30億美元增至2014年的59億美元。隨著太空探索技術公司這匹黑馬的出現，使得各國為了穩固國際航天發射市場競爭力，不得不加快低成本運載火箭的研制工作，降低航天發射成本已成為當前航天技術發展的重要趨勢之一。可以預見，未來世界商業航天發射市場將呈現出更具活力且百家爭鳴的局面。

SpaceX Becomes a Dark Horse of the International Commercial Launch Market