SpaceX公司專利布局及技術(shù)分析

北京航天長(zhǎng)征科技信息研究所

佟艷春 景晨思 喬淑欣 馬俊杰

美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）成立于2002 年6 月，是由埃隆h 馬斯克投資建立的一家私營(yíng)太空運(yùn)輸公司，目前擁有員工約6000 人。SpaceX 公司最初主要提供商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)，隨后逐步將業(yè)務(wù)擴(kuò)展至載人航天貨物運(yùn)輸和乘員運(yùn)輸、低軌寬帶通信服務(wù)等領(lǐng)域，發(fā)展了“獵鷹”系列運(yùn)載火箭、“龍”飛船、“載人龍”飛船、“星鏈”星座等航天系統(tǒng)。其產(chǎn)品以可重復(fù)使用、發(fā)射成本低和飛行可靠性高為特點(diǎn)。首創(chuàng)了運(yùn)載火箭回收與復(fù)用、商業(yè)貨運(yùn)飛船與空間站對(duì)接、商業(yè)載人飛船運(yùn)送航天員等。基于此，本文對(duì)公司相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行了探究，以期為我國(guó)商業(yè)航天的技術(shù)發(fā)展及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)提供借鑒。

一、專利總體狀況

1.專利申請(qǐng)情況

SpaceX 公司自成立以來(lái)共申請(qǐng)專利102 件，在2002 年成立后的10 多年里基本沒(méi)有專利申請(qǐng)，僅在2005 年申請(qǐng)了2 件專利。直到2016 年10 月公司才開(kāi)始再次進(jìn)行專利申請(qǐng)。專利申請(qǐng)趨勢(shì)如圖1 所示。

圖1 SpaceX公司專利申請(qǐng)趨勢(shì)

SpaceX 公司在2016 年之前很少進(jìn)行專利申請(qǐng)，這與其創(chuàng)始人埃隆h 馬斯克對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的態(tài)度有關(guān)。在2012 年接受《WIRED》雜志訪談時(shí)，埃隆h 馬斯克曾提到：“SpaceX 基本沒(méi)有專利申請(qǐng)”。從2016 年開(kāi)始，SpaceX 公司專利申請(qǐng)開(kāi)始有大幅轉(zhuǎn)變，其主要原因包括兩點(diǎn)。一是“星鏈”計(jì)劃的啟動(dòng)。該計(jì)劃從2015 年公布之后，已經(jīng)進(jìn)入了研發(fā)重要時(shí)期；二是與同類美國(guó)商業(yè)航天公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。2014 年，同為美國(guó)私營(yíng)太空運(yùn)輸公司的藍(lán)色起源公司的太空運(yùn)載火箭海上著陸專利（公開(kāi)號(hào)US8678321 B2）獲得授權(quán)，這意味著SpaceX 公司將有可能向該公司支付價(jià)值不菲的專利許可費(fèi)。于是SpaceX 公司就該專利向美國(guó)專利審判和上訴委員會(huì)提起專利失效的申請(qǐng)。訴訟結(jié)果是該專利的絕大部分權(quán)利要求被判定無(wú)效，這可能成為SpaceX 公司有意識(shí)地開(kāi)展專利保護(hù)工作的助推器。

2.專利申請(qǐng)國(guó)及地域分析

SpaceX 公司主要的專利布局區(qū)域和目標(biāo)市場(chǎng)在美國(guó)、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、加拿大、德國(guó)、英國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣。其中，美國(guó)專利約占全部專利申請(qǐng)的66.7%，這從一定程度上反映出，該公司置身于美國(guó)商業(yè)航天充分公開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下，開(kāi)始重視專利布局。SpaceX 公司專利申請(qǐng)區(qū)域分布如圖2 所示。

圖2 SpaceX公司專利申請(qǐng)區(qū)域分布

SpaceX 公司專利布局區(qū)域除了美國(guó)本土，主要是相關(guān)客戶所在地/國(guó)以及相關(guān)業(yè)務(wù)、訂單的目標(biāo)國(guó)。例如，2018 年5 月，SpaceX 公司就使用本公司的“獵鷹”9 號(hào)成功發(fā)射了NEXT（“下一代”）衛(wèi)星以及GRACE-F0 衛(wèi)星，用于德國(guó)的“星鏈”網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。在與德國(guó)開(kāi)展了相關(guān)業(yè)務(wù)后，SpaceX 公司在2019-2021年在德國(guó)布局了7 件發(fā)明專利申請(qǐng)和2 件外觀設(shè)計(jì)專利。同時(shí)，SpaceX 公司在英國(guó)、日本、中國(guó)臺(tái)灣等多國(guó)及地區(qū)進(jìn)行了專利布局，向世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織遞交了部分PCT（《專利合作條約》）專利申請(qǐng)。專利申請(qǐng)國(guó)及地域分布及相關(guān)業(yè)務(wù)訂單情況如表1 所示。

表1 專利地域分布與相關(guān)業(yè)務(wù)訂單情況

SpaceX 公司在國(guó)外的專利布局中，除了在中國(guó)臺(tái)灣以及德國(guó)的兩件發(fā)明專利申請(qǐng)以外，其余均為天線的外觀設(shè)計(jì)專利申請(qǐng)，這主要是由于天線的外觀容易被仿制，宜采取專利保護(hù)方式。據(jù)此分析得出，SpaceX 公司針對(duì)核心技術(shù)多采取技術(shù)秘密進(jìn)行保護(hù)，對(duì)于容易被仿制的產(chǎn)品外觀及技術(shù)進(jìn)行了專利保護(hù)。

二、專利技術(shù)分布及重點(diǎn)技術(shù)情況

SpaceX 公司專利主要涉及推進(jìn)系統(tǒng)、制造工藝、材料技術(shù)、天線系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域，涵蓋火箭和航天器的相關(guān)技術(shù)。其中，天線系統(tǒng)領(lǐng)域申請(qǐng)了73 件專利，約占專利申請(qǐng)總量的74.5%，如圖3 所示。

圖3 SpaceX公司專利技術(shù)分布圖

SpaceX 公司的專利技術(shù)分布與公司業(yè)務(wù)緊密相關(guān)。例如，該公司專利申請(qǐng)較多的為天線和通信技術(shù)，而天線和通信技術(shù)與“星鏈”計(jì)劃有關(guān)。“星鏈”計(jì)劃涵蓋了較多的衛(wèi)星接收天線，天線可廣泛應(yīng)用于終端用戶的屋頂、外墻等，外形和技術(shù)細(xì)節(jié)易于被仿制和反向推演，宜采取專利保護(hù)。

同時(shí)，SpaceX 公司在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝方面申請(qǐng)的相關(guān)專利也是圍繞天線技術(shù)展開(kāi)，推進(jìn)系統(tǒng)專利較少。分析其原因，SpaceX 公司大量沿用了成熟、通用或可回收技術(shù)。例如，“獵鷹”9 號(hào)火箭以及“獵鷹”重型火箭均采用了“梅林”發(fā)動(dòng)機(jī)，并且在箭體設(shè)計(jì)及導(dǎo)航控制等方面普遍采用了通用技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化部件。

1.天線相關(guān)專利分析

SpaceX 公司大部分專利申請(qǐng)聚焦在天線技術(shù)領(lǐng)域，逐項(xiàng)分析專利技術(shù)內(nèi)容，主要包括相控陣列天線技術(shù)、衛(wèi)星天線技術(shù)、波速成型器技術(shù)、鎖相環(huán)同步技術(shù)等四大類。天線技術(shù)重點(diǎn)專利技術(shù)圖譜如圖4 所示。

圖4 天線技術(shù)重點(diǎn)專利技術(shù)圖譜

值得注意的是，在天線相關(guān)專利中，包括15 件外觀設(shè)計(jì)專利，如表2 所示。這些專利涉及美國(guó)、德國(guó)、日本以及中國(guó)臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)，這更加印證了上述專利產(chǎn)生于“星鏈”計(jì)劃。SpaceX 公司在“星鏈”計(jì)劃中采取了積極的專利保護(hù)策略，為保護(hù)其核心技術(shù)，避免反向仿制筑牢了知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“防火墻”。

表2 SpaceX公司外觀設(shè)計(jì)專利列表

2.推進(jìn)技術(shù)專利分析

SpaceX 公司于2005 年針對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)申請(qǐng)了1 件專利，并獲得了授權(quán)，目前為授權(quán)有效狀態(tài)。推進(jìn)技術(shù)專利構(gòu)成圖譜如圖5 所示。

圖5 推進(jìn)技術(shù)專利構(gòu)成圖譜

專利譯名為：軸針式噴油嘴的冷卻技術(shù)，申請(qǐng)日為2005 年8 月4 日，公開(kāi)日為2009 年3 月17 日。根據(jù)專利說(shuō)明書記載的內(nèi)容推斷，專利有可能涉及到了“梅林”發(fā)動(dòng)機(jī)，即“獵鷹”9 號(hào)以及“獵鷹”重型所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)。“梅林”發(fā)動(dòng)機(jī)源于美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的Fastrac 發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，屬于技術(shù)改進(jìn)型專利。

該專利的發(fā)明人穆勒曾為SpaceX 公司推進(jìn)部門的副總裁，在此之前，為天合汽車（TRW）的核心設(shè)計(jì)師之一。2002 年加入SpaceX 公司后，為公司研制出了第一臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，并且設(shè)計(jì)了美國(guó)首個(gè)使用碳?xì)渲苿┑摹懊妨帧被鸺l(fā)動(dòng)機(jī)，因此該專利的重要程度較高，推斷為SpaceX 公司的核心技術(shù)。

3.材料技術(shù)重點(diǎn)專利分析

SpaceX 公司在材料技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)了4 件專利，分別涉及金屬蜂窩材料的制備、一種合金的制成。其中，2 項(xiàng)專利已經(jīng)獲得授權(quán)，公開(kāi)（公告）號(hào)分別為：US10486389B2、US10844464B1；1 項(xiàng)專利處于審查狀態(tài)，公開(kāi)（公告）號(hào)為US20200086602A1；1 項(xiàng)專利處于失效狀態(tài)，公告號(hào)為US62485919P0。材料技術(shù)相關(guān)專利圖譜如圖6 所示。

圖6 材料技術(shù)相關(guān)專利技術(shù)圖譜

公告號(hào)為US62485919P0 的專利，涉及鈮金屬合金，最初為美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)，專利申請(qǐng)文件1 年失效后，又重新提交了申請(qǐng)?zhí)枮閁S10844464B1 的專利申請(qǐng)，并獲得授權(quán)。

從4 項(xiàng)專利的技術(shù)內(nèi)容上看，鈮合金組成物主要用于熱防護(hù)和結(jié)構(gòu)材料，金屬蜂窩材料則是用于航天器以及衛(wèi)星外殼的制備。這幾項(xiàng)技術(shù)都是易于反向仿制的技術(shù)，例如，使用了熱防護(hù)材料的整流罩在可重復(fù)使用火箭的發(fā)射過(guò)程中，一旦散落下來(lái)，會(huì)出現(xiàn)不可控的情況，容易被相關(guān)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手收集材料并仿制，需要進(jìn)行專利保護(hù)。

4.電源系統(tǒng)重點(diǎn)專利分析

SpaceX 公司在電源系統(tǒng)領(lǐng)域申請(qǐng)了2 項(xiàng)專利，主要是對(duì)航天器電源分配方法等進(jìn)行了保護(hù)，并未提及使用何種電源。2 項(xiàng)專利的公開(kāi)（公告）號(hào)分別為：US20200361637A1、US62847750P0，其中公開(kāi)（公告）號(hào)為US20200361637A1 的專利處于審查狀態(tài)，而公開(kāi)（公告）號(hào)為US62847750P0 的專利處于失效狀態(tài)。電源系統(tǒng)重點(diǎn)專利技術(shù)圖譜如7 所示。

圖7 電源系統(tǒng)重點(diǎn)專利技術(shù)圖譜

其中公開(kāi)（公告）號(hào)為US62847750P0 的專利，涉及預(yù)先分配航天器電池電量?jī)?chǔ)存，為美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)，專利申請(qǐng)?jiān)? 年失效后，又提交了專利公開(kāi)（公告）號(hào)US20200361637A1 的專利申請(qǐng)，目前專利處于審查中。

5.通信技術(shù)重點(diǎn)專利分析

通信技術(shù)與天線技術(shù)存在交集，因此相關(guān)專利會(huì)有部分重疊，SpaceX 公司在通信技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)了22項(xiàng)專利，占比較高。逐項(xiàng)分析技術(shù)內(nèi)容主要包括同步技術(shù)、校準(zhǔn)技術(shù)、波束成型技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)、以太網(wǎng)連接技術(shù)等。通信技術(shù)重點(diǎn)專利技術(shù)圖譜如圖8所示。通信技術(shù)與天線技術(shù)相關(guān)的專利保護(hù)的內(nèi)容多與“星鏈”計(jì)劃相關(guān)。但是，通信技術(shù)側(cè)重于相關(guān)技術(shù)方法的保護(hù)，而天線技術(shù)則涉及到技術(shù)結(jié)構(gòu)、外形的保護(hù)。

圖8 通信技術(shù)重點(diǎn)專利技術(shù)圖譜

三、結(jié)論

SpaceX 作為新興的航天公司，經(jīng)過(guò)20 余年的發(fā)展，研發(fā)成功了“獵鷹”系列火箭、“龍”飛船、“星鏈”計(jì)劃等優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，在低成本、高可靠航天發(fā)射等方面形成了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。在專利申請(qǐng)方面，SpaceX 公司秉承“有效保護(hù)、動(dòng)態(tài)改進(jìn)”的原則，積極地保護(hù)創(chuàng)新成果。總體來(lái)看，SpaceX 公司專利申請(qǐng)較少，技術(shù)秘密的保護(hù)方式多于專利保護(hù)，并且專利保護(hù)主要集中在通信技術(shù)以及天線技術(shù)兩個(gè)領(lǐng)域，這主要是因?yàn)镾paceX 公司現(xiàn)階段正在大力發(fā)展及擴(kuò)展“星鏈”計(jì)劃。而傳統(tǒng)的運(yùn)載技術(shù)等，由于沿用了NASA 的成熟技術(shù)，因此并未大量地布局專利。

因此，我國(guó)商業(yè)航天在進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)時(shí)，也要慎重布局，對(duì)于市場(chǎng)前景好、易于仿制的創(chuàng)新成果采取專利保護(hù)，而企業(yè)核心技術(shù)則應(yīng)采取技術(shù)秘密保護(hù)；同時(shí)，還要?jiǎng)?chuàng)新管理思想和技術(shù)理念，提升知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)化能力，促進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)策略與項(xiàng)目管理、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)、人才隊(duì)伍研制等相關(guān)管理工作的深度融合。