李立新 肖建軍 王霄于瀟
(1中國空間技術研究院,2 中國載人航天工程辦公室,3 北京空間科技信息研究所)
隨著載人航天技術的不斷發展,管理手段和法制法規逐漸完善,商業化、產業化逐步具備條件,將人類帶到外太空的成本不斷降低、安全性顯著提高,火箭及飛船等載人航天器終將通過商業化發展降低門檻,太空旅游將不再是富豪的專利。太空旅游蓬勃發展,成為一個擁有巨大增長潛力的新興行業。
近年來,載人航天事業發展迅速,近地軌道實現大規模設施的建造和部署,人類長期駐留技術和空間生命保障技術日益成熟,可重復使用技術快速發展,管理手段和法制法規逐漸完善,商業化、產業化逐步具備條件,這使得太空旅游離普通民眾越來越近。目前國外太空旅游發展迅速,已發展了多種類型的旅游項目。
(1) 高空氦氣球
美國利亞桑那州圖森市的世界觀景太空旅行公司(WorldView)在2013年推出了一項高空旅游服務。該項目將利用一個大型氦氣球帶著兩名飛行員和6名游客飛上高約30km的對流層鳥瞰壯觀的地球曲線和黑暗無垠的宇宙空間。旅行全程持續超過4h,高空漂浮近2h,通過滑翔翼傘降落地面,售票價格為7.5萬美元。氦氣球旅游因其相對較低的價格和較長的持續時間,對于公眾來說將更具吸引力,而且在WorldView的熱氣球上,游客不需要穿航天服,也不需要經過特殊的訓練。相比搭乘航天飛機需要承受極大的沖擊力不一樣,緩慢上升的氦氣氣球并不會給人帶來太大的不適感。但美中不足的是,高空氦氣球上,人們無法體驗到失重。2015年10月,該公司首次試飛成功。
(2)米格戰斗機飛行體驗
2017年,俄羅斯推出一款新的飛行體驗套餐,可以深入神秘的俄羅斯索科航空基地,由俄聯邦空軍現役飛行員駕駛米格-29戰斗機,以2000km/h的速度僅限超音速飛行,爬升到超過15km高度的平流層,遨游兩萬米高空。在飛行過程中,乘客可體驗反轉飛行、涅斯杰洛斯筋斗、尾沖失速、橫滾、盤旋等特技飛行體驗,費用是人民幣10萬元。
零重力游(失重飛機作拋物線飛行)
“零重力體驗”(ZERO-G Experience)由太空探險公司的子公司—零重力公司提供,將波音727-200飛機改裝成重力一號(G-FORCE ONE),沿拋物線弧飛行創造失重環境。重力一號在指定空域中連飛3~5組拋物線,每組之間有短暫平飛。
在開始拋物線飛行之前,G-FORCE ONE相對地平線平飛至7315m高度。飛行員隨后開始拉起機頭,將飛機相對地平線的角度逐漸增大到45°,到達9754m高度。接下來形成拋物線的零重力段。之后20~30s內,飛機中所有物體都處于失重狀態。然后開始和緩拉平機頭。除實現零重力以外,G-FORCE ONE還能提供月球重力(六分之一地球重力)和火星重力(三分之一地球重力)。
(1)太空船―2亞軌道飛行器
維珍銀河公司(Virgin Galactic)的載人航天飛行系統包括白色騎士-2(White Knight Two)和太空船-2(Space Ship Two)。太空船-2為空射亞軌道重復使用有翼航天器,設計用于太空旅游,最多可運載8人(包括兩名駕駛員)進入太空,每個乘坐太空船-2的人都將被認定為正式航天員身份。2018年12月13日,太空船-2首次完成了飛至美國空軍認定的“太空邊界”的測試。本次測試也是自2011年以來在美國本土進行的首次載人飛行。接下來,維珍銀河公司希望可以搭載乘客進入太空。
(2)“山貓”亞軌道太空飛機
XCOR宇航公司是一家美國私有火箭發動機和航天開發公司,公司成立以來已研制并建造了13種不同的火箭發動機,建造并飛行了兩種載人火箭動力飛行器。2001年,EZ火箭(EZ-Rocket)完工,是首部私人建造并飛行的火箭動力飛機,于2001年7月首飛。2008年,完成了極限賽車手(X-Racer)的飛行試驗,一天之內創記錄地試飛了7次。
“山貓”(Lynx)為XCOR宇航公司在研的水平起降(HTHL)、裝有火箭發動機的兩座亞軌道太空飛機,是其進入商業重復使用運載器市場的入場券。“山貓”計劃承載一名飛行員、一位購票乘客,有效載荷進入100km高度以上的太空。
(1)“國際空間站”定制旅游項目
1)美國太空探險公司(Space Adventures)為平民乘客安排“國際空間站”旅游事宜,乘客搭乘俄羅斯“聯盟”飛船前往“國際空間站”,與專業航天員一起生活、工作10天以上。在太空期間,乘客可以自由選擇欣賞地球美景、協助完成科學研究或設計自己的任務計劃。除了航天飛行本身,太空探險公司還用最先進的設施、模擬器和方法保證客戶得以妥善訓練和準備。此外,客戶還可選擇由專業航天員陪同進行太空行走,最長持續1.5h。太空行走價格取決于任務時間安排等因素。
2)太空公理公司(Axiom Space)是休斯頓的一家私人太空公司,它計劃在2020年推出“國際空間站”旅行業務。太空游客將可以在“國際空間站”停留7~10天,每個人的費用為5500萬美元,這筆費用包括為期15周的培訓計劃,往返“國際空間站”的交通費用。該公司計劃在2022年推出連接“國際空間站”的居住艙。
(2)商業太空艙
畢格羅航空航天公司(Bigelow Aerospace)計劃于2020年底之前發射兩艘太空艙B330,太空艙的設計方案是基于其從NASA購買的載人居住艙(TransHab)技術概念發展而來的,內部空間在充氣加壓后可使“國際空間站”應用空間增加30%,并可極大地節省發射與運行費用。后續該公司還將研發更大、擴展空間更強的太空艙“奧林巴斯”(Olympus)。此類商業太空艙可作為多功能型試驗平臺,同時為NASA的空間探索任務和更多的商業性科學試驗研究提供服務。
(1)環月旅游
2018年9月18日,太空探索技術公司(SpaceX)的首席執行官馬斯克宣布,日本億萬富翁前澤友作和一群藝術家將于2023年乘坐大獵鷹火箭(BFR)和龍-2飛船環繞月球旅行。馬斯克表示前澤友作已經支付了大筆首付款,購買了整次飛行,馬斯克還公布了大獵鷹火箭的最新設計信息。在任務設想中,該公司將使用“獵鷹重型”火箭在佛羅里達州的LC-39A進行發射,以自由返回飛行飛掠月球表面,到達距離地球6.4×105km的深空,然后返回地球。
(2) 繞月飛行
太空探險公司計劃利用俄羅斯“聯盟”飛船將兩名游客和一名專業航天員送入繞過月球背面的自由返回軌道,最近處距月面100km。不只可以見到月球背面,還能見到地球從月球表面升起的奇觀。
太空探險公司團隊結合使用現有和經飛行試驗過的俄羅斯技術設計了環月任務。參與者首先乘坐聯盟號飛船進入太空,與“國際空間站”對接并在站上生活10天左右適應環境,另一枚火箭將發射由月球居住艙和推進艙組成的月球艙,“聯盟”飛船將與月球艙在低地球軌道交會。所有系統通過檢查后發動機點火,旅程開始,2007年公布價格為每座位1億美元。
隨著旅游業的發展,旅游者需求也在不斷變化,擁有太空旅游動機的人越來越多。據調查顯示,60%的美國人、70%的日本人和43%的德國人都希望有朝一日能夠到太空中去玩一趟。德國有專家預測,到2050年太空旅游業每年將會獲得80億馬克(約合人民幣309億元)的收入。總之,民眾對太空旅游的積極性是很高,太空旅游產業隱藏著巨大商機。
據悉,目前全球參加各項太空旅游相關項目的報名者已達數萬多名,但真正實現了“太空之旅”夢想的人還為數很少。到目前為止,真正意義上的游客旅途最遠的是前往“國際空間站”參觀考察,參與其他與太空有關的旅游項目的人數雖有所增加,但人數畢竟有限。太空旅游項目客戶群體特征非常明確,結合太空旅游項目經費和嚴格要求等因素,太空旅游市場需求者定位為高收入人群,且身體和心理素質佳的階層。
俄羅斯加加林航天員訓練中心自1999年底開始商業旅游項目運行以來,為俄羅斯聯邦航天局帶來了豐厚的利潤,也引起了其他國家高度關注。在此背景下,NASA也加入到競爭之中,借助“聯盟”飛船前往太空,同時積極推進新一代商業載人飛船的研發。目前,“龍”飛船和“星際客船”已經完成研制;此外,SpaceX公司的首席執行官馬斯克還公布了其繞月飛行計劃。其他國家也看到了太空旅游的巨大潛力,正在積極投入太空旅游市場,商家爭奪將越來越激烈。
美國老牌太空旅游公司太空探險公司主打的商業模式就是私人定制+增值服務。公司定制了一系列私人航天飛行體驗方案,以滿足不同人群的興趣和預算。與此同時,太空探險公司推出的增值服務也值得關注,太空探險公司計劃用最先進的設施、模擬器和方法保證客戶得以妥善飛天前訓練和準備。綜上所述,太空探險公司本身并不從事航天器或者運載火箭的研制,而是更像一個“中介”公司,匯集多方優勢資源,根據用戶需求,提供近地空間內的定制化太空游服務,利用航天器研制方的資源實現個人用戶的特殊需求和公司的盈利目標。
2018年4月,太空虛擬現實公司(Space VR)宣布公司的太空計劃,計劃搭載一個VR相機到“國際空間站”,該攝像頭將拍攝360°全景連續照片拍到的數據發送到一組記憶卡中,做成視頻,再將這些產品出售給民眾,同時實現視頻直播,讓民眾都能感受到實時空間體驗。此外,作為中國首家民營太空探險公司,成立于2012年6月的北京金海洋航天科技有限公司,開拓了太空科技咨詢、太空技能訓練、太空飛行體驗、太空旅游等服務市場。
近期,NASA一直致力于把NASA推向市場。其中一個商業化的方向即讓NASA用飛船和火箭為廣告商們打廣告,此外還可以讓航天員從事代言活動,增加媒體曝光率,代言活動不局限于地面,還可以在太空中進行。不僅如此,NASA還考慮出售火箭和航天器的冠名權,以及前往空間站的座位。此外,有些產品以上過空間站作為宣傳噱頭,提高品牌知名度。如阿德貝哥太空試驗館(Ardbeg)于2011年搭乘“進步”飛船發射至“國際空間站”進行無重力陳釀實驗,返回地球后發表了實驗白皮書。之后還聯合高奢品牌和知名酒廠公共推出展覽活動,獲得不菲收益。
2009年NASA啟動“商業乘員開發”計劃,目的是支持未來“國際空間站”的乘員運輸。第一輪“商業乘員開發”于2010年2月啟動,目的是完成系統概念、關鍵技術的研發;第二輪“商業乘員開發”于2010年10月啟動,主要開展航天器和運載火箭的設計和成熟度研究,加速“商業乘員運輸系統”技術的實現;第三輪“商業乘員開發”于2012年2月啟動,完成商業乘員運輸系統的綜合設計,幫助NASA和美國實現安全、可靠、經濟的載人進入太空的方案。在此框架之下,SpaceX公司發展了載人版“龍”飛船,波音公司發展了“星際客船”,這兩型飛船在設計研制時就將太空旅游因素考慮在內。
當前國外從事太空旅游航天企業商業模式呈現最明顯的趨勢就是產業價值鏈縱向一體化??v向一體化體現在個人太空旅游用戶與商業運營商、商業運營商與產品研制方的緊密連結,在項目產生之初就開展共同的需求定義,從而掌握到衛星產品的穩定分銷渠道,以太空探險公司為例,該公司不從事航天器和運載器的研發和制造,主要以出售服務為盈利手段,代理客戶向航天器所屬方購買席位。在提供服務的過程中,根據客戶的需求向產品研制方進行反饋,根據需求在首輪研發和安排發射計劃時就做好相應的規劃,留足余量。企業只有以開放性眼光,積極與產業價值鏈上下游伙伴建立戰略合作關系,實現資源整合和優勢互補,才能在未來市場競爭中賺取最大的利益。
為了提升企業競爭力,獲取市場份額,國外航天公司為客戶提供越來越專業化的增值服務,形成對用戶群體的有效吸引力。增值服務專業化也是企業活動向產業鏈下游延伸的一個體現。
以太空探險公司為例,雖然本身該公司不制造飛船,但作為“中間商”,太空探險公司聯合俄羅斯航天國家集團,共同打造出富有魅力的各類太空旅游體驗項目,包括軌道飛行,利用加加林航天員訓練中心的人員和設施展開專業培訓等一系列專業性的其他服務,具備能力向用戶提供交付集成服務和打包解決方案,體現出專業化趨勢。
為獲取整體優勢,國外航天公司商業模式不斷創新,合作方式越來越靈活,只要有利于企業利益最大化目標,企業間就樂于嘗試全新的合作模式,將不可能變為可能。以美國聯合發射聯盟(ULA)和畢格羅航空航天公司為例,這兩家公司計劃聯合建造新型商業化空間站,合建的太空艙屬于兩家公司合作共贏的產物,也將會為兩家公司帶來豐厚的利潤。另一個典型的例子是波音公司與NanoRacks計劃聯合開發的首個商業氣閘艙。波音公司一直以來都是ISS主承包商,在技術領域占有絕對優勢,而作為ISS商業空間應用活動總代理的NanoRacks公司則在關于如何開展商業空間應用活動有著豐富的經驗,兩家公司合作開發商業空間站,能夠起到1+1>2的效果。
隨著規模效應的不斷釋放,以及技術的不斷進步,亞軌道太空旅游成本將不斷降低,普通人通向太空的征途將不再遙遠。在商業模式方面,我國航天領域的國有科研單位具有較強的技術實力,民間資本經過多年發展積累了大量財富,或可采用“國有科研單位技術參股+民營企業資金參股”的股份制模式,商業運作上可采用互聯網思維,創新發展思路與方式。