
太空分外熱鬧。
10月13日,SpaceX星艦首次在發射場成功回收助推器。發射塔回收裝置“筷子”(Chopsticks)“夾住”了70米長、搭載33臺猛禽發動機的助推器,整個流程就像一場發射“倒放”。
10月9日,法國公布低軌太空監視計劃:兩年內發射兩顆衛星,“有效保護本國太空資產”。3個月前,法國“阿麗亞娜6號”火箭首次發射,成功接了歐洲最大火箭“阿麗亞娜5號”的“班”。
10月7日,一艘歐洲飛船乘SpaceX“獵鷹9號”,從美國佛羅里達州海岸翱翔而去。這艘歐洲航天局飛船執行名為“赫拉”的任務,計劃訪問兩年前被美國宇航局DART任務撞擊的小行星。
與此同時,即將營救國際空間站兩名宇航員的龍飛船,正因為颶風“米爾頓”而推遲發射。波音星際飛機和客機一樣問題不斷,SpaceX接手營救任務,再一次沉重打擊老牌軍工企業。
在中國每年一度的“黃金周”國慶假期,中央廣播電視總臺《天宮看神州》節目持續播放。三名航天員自今年4月進入中國空間站“天宮”,在軌展開百余項科學實驗和應用試驗,還能用俯瞰視角給觀眾解說“神州風采”。
太空的熱鬧還在后面。中美兩國均瞄準低地球軌道,緊鑼密鼓開啟“放衛星”的激烈競爭。
未來兩年內,中國將發射數百次火箭,將1萬多顆低軌衛星送上天。這依然不夠,因為美國申報目標已經超過5萬顆。
按照軌道高度,衛星可分為距離地表500公里至1200公里的低軌衛星(LEO)、5000公里至20000公里的中軌衛星(MEO)、36000公里以上的高軌同步衛星(GEO)。
因為近地軌道距離地面更近,傳輸延時最低、速率更高,是目前唯一能實現近似地面通信效果的衛星軌道。馬斯克SpaceX公司的產品“星鏈”,正是借助低軌網絡,以商業通信衛星資源援助烏克蘭,使其在俄烏戰爭中維持軍事通信。
俄烏戰爭前,星鏈多少帶點“扶貧”色彩,頂多是“讓天下沒有難上的互聯網”。而俄烏戰爭作為“第一次商業太空戰爭”,則揭示了星鏈的重大意義——民用科技加低地球軌道不僅僅是核心戰略資源和戰爭武器,更是潛力巨大的商業戰場。
星鏈項目始于2015年,2019年首次發射,是一套由上萬顆近地低空軌道衛星組網的空天互聯網通信體系,也叫“衛星星座”。截至目前,星鏈已經部署了6000多顆衛星,預計還將發射3萬余顆。普通用戶只需一套碗筷大小的終端就可以接入互聯網,完全規避了傳統互聯網所需的大量地面基礎設施和高昂維護成本。
俄烏戰爭期間,星鏈體現出三大特點。一是LEO星座構成的冗余彈性網絡,讓傳統反衛星武器陷入絕對被動的局面。摧毀一顆衛星,需要一枚反衛導彈,而SpaceX的廉價火箭一次發射可以補充60顆衛星。
其次是低成本部署。美軍2002年就提出“轉型衛星通信計劃”,希望將舊有軍用衛星數據傳輸速率提高數千倍,終因花費巨大被奧巴馬政府取消。SpaceX單次發射成本只有50萬美元,基本達到了美軍的性價比期待。
第三是商業航天身份靈活,進退自如。“進”可以與無人機結合實現精準打擊,“退”可以消耗敵人打擊武器、構建去中心化指揮網絡,還不直接代表國家力量。
美國太空發展署(SDA)在2019年正式提出,將投資數十億美元發展以LEO星座為基礎的下一代軍事太空體系。俄烏戰爭的實踐,也證明了這一選擇的正確性。此后,美國軍方接連給SpaceX投下大訂單,合作從單純的火箭發射拓展到通信衛星技術試驗,星鏈星座寬帶網最終將整合到美軍現有的軍事系統之中。
光是馬斯克一家的星鏈,短短5年就達到6000多顆衛星的發射量,最終目標是4.2萬顆。按照頻譜分配的容量,留給其他國家的“空間”實在不多了。
星鏈誕生前,低軌資源近似于“無限可用”。據中國信通院《6G總體愿景與潛在關鍵技術白皮書》顯示,低地球軌道共可容納約10萬顆衛星。而根據ITU數據,截至2022年4月美國已申報低軌衛星50626顆。
光是馬斯克一家的星鏈,短短5年就達到6000多顆衛星的發射量,最終目標是4.2萬顆。按照頻譜分配的容量,留給其他國家的“空間”實在不多了。
2020年4月,中國首次把衛星互聯網納入“新基建”范疇,并于2021年4月26日成立了中國衛星網絡集團有限公司,負責統籌規劃中國衛星互聯網領域發展。該公司的成立是中國衛星通信、衛星應用產業的一個里程碑。
2023年10月7日,工信部放開民間資本進入電信業務,逐步推動衛星互聯領域的準入制度改革。
2024年3月政府工作報告,首次提到“積極打造商業航天等新增長引擎”,視其為“新質生產力”的重要組成部分。
截至2024年9月,中國向國際電信聯盟(ITU)申請低軌衛星數量總數已達5.13萬顆。
中國民營商業航天自2014年起步,至今已有10年。
全面對標馬斯克SpaceX,中國商業航天也分為三個領域:火箭,飛船,衛星。
在火箭層面,10年來先后有4家火箭公司星際榮耀、星河動力、天兵科技、藍箭航天實現了入軌發射。如果加上中國科學院背景、混合所有制的中科宇航,則是5家。
《中國航天科技活動藍皮書(2023年)》顯示,2023年中國共實施了67次航天發射,其中有26次商業發射,發射成功率達96%;共研制發射120顆商業衛星,占全年研制發射衛星數量的54%。
2024年1月,東方空間研制的“引力一號”首飛成功,這是中國自主研制的全球最大固體運載火箭——不僅大幅提升了中國民營商業航天火箭的運載能力,也豐富了中國運載火箭型譜。
東方空間聯合創始人、副總裁彭昊旻告訴南風窗,“引力一號”克服了捆綁式運載火箭固體助推低空分離、“三垂”模式海上發射等難題,實現了400噸量級運載火箭的海上發射,刷新了中國運載火箭海上發射最大噸位的記錄,也為后續更大運載能力液體火箭“引力二號”的海上發射提供了借鑒。2年內,“引力二號”的發射成本將下降至1萬元人民幣每公斤,比“獵鷹9號”運力的售價3000美元每公斤更便宜。
此外,今年力箭、朱雀、快舟、雙曲線、谷神星、捷龍等系列商業運載火箭連續發射成功,均標志著中國在商業運載火箭技術方面取得了重大突破。
在飛船層面,載貨、載人是兩大核心功能。
紫微科技是以太空飛船設計制造和飛行運營為主業的科技公司。紫微科技(無錫)公司副總經理田銳告訴南風窗,目前在研貨運飛船型號包括A10(滿載能力10千克)、B300(滿載能力300千克)及C2000(滿載能力2000千克)三個系列的商用太空貨運飛船。
目前,飛船公司以貨物運輸、儀器搭載等方式提供服務,助力微重力科學、太空生命科學、空間制藥、太空育種、新材料加工、航天新技術驗證和上下行貨物運輸等領域發展,未來也將為太空愛好者提供太空旅游體驗。
在衛星層面,入軌的民營小衛星數量已經達到三位數。中國科學院長春光學精密機械與物理研究所背景、混合所有制的長光衛星,建成了全球最大的遙感衛星星座——吉林一號。
據不完全統計,目前啟動的低軌衛星互聯網星座計劃包括:324顆衛星的鴻雁星座、156顆衛星的虹云工程、12992顆衛星的GW星座、超15000顆衛星的千帆星座、10000顆衛星的鴻鵠星座、1000顆衛星的銀河Galaxy星座、5676顆衛星的吉利未來出行星座、38顆衛星的首個物聯網星座天啟星座等等。
其中兩個“萬顆級別”的星座均來自上海,千帆星座由上海垣信牽頭建設,鴻鵠星座由上海藍箭航天旗下的鴻擎科技主導。
同時,新入局的企業呈現出爆發式增長。
企查查數據顯示,中國現存19.69萬家商業航天相關企業。從注冊量變化來看,近十年相關企業注冊量呈逐年增長態勢,其中2020年為增長高發期,全年注冊2.02萬家相關企業,同比增長103.85%。2023年全年注冊量首次突破5萬家,同比增長30.30%。2024年前8月已注冊3.2萬家相關企業,與去年同期注冊水平持平。
時空道宇CEO、首席系統工程專家王洋介紹,目前中國微小型衛星年產能還有90%的缺口。最后,競爭的極致還是拼成本,而中國商業航天企業暫時沒有優勢。
中科宇航力箭系列火箭總設計師楊毅強介紹說:“現在我們已經步入了一個市場需求和應用為主導的2.0時代,并開始提供數據服務。未來我相信可能用5年左右的時間,在2028年到2030年之間進入3.0時代。它的主要標志是有比較多可以提供穩定數據的衛星,開拓商業航天自己的藍海市場。比如太空旅游、太空制造、太空電站等?!?/p>
3.0時代是“太空卡位戰”時代,任務不可謂不艱巨。
首先,中國的起步不能算早,且面臨SpaceX的擠壓和自身盈利困境。
20世紀90年代,摩托羅拉就曾提出“銥星計劃”,通過發射77顆低軌小衛星,實現全球通信,并在1998年底投入運營。而硅谷狂人馬斯克,也已經在2013年12月4日靠SpaceX首次成功發射商業衛星。
按成本,SpaceX的獵鷹9號以及獵鷹重型火箭的發射起價分別是6200萬美元和9000萬美元;小型衛星“拼車發射”的價格,200公斤以下有效載荷的發射起價為100萬美元。
相比之下,美國“聯合發射聯盟”的宇宙神5報價在1.5億—2億美元之間,重型德爾塔4單發報價更是高達3.8億—4.2億美元。即使SpaceX上調價格10%,也比“公家”的產品便宜好大一截。
正由于馬斯克強悍的成本控制能力,SpaceX幾乎完全改變了美國航天發射市場,還搶走了歐洲航天局、俄羅斯航天局的商業訂單。
同樣,剛剛首發成功的“筷子”助推器回收技術依然“遙遙領先”。中國火箭企業大約能在2025年實現SpaceX的“上一代”獵鷹9號回收技術。
SpaceX搶跑在前,中國政策緊隨其后。2014年11月,《國務院關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》(國發〔2014〕60號)提出:“鼓勵民間資本參與國家民用空間基礎設施建設?!弊?015年起,一批民營企業涌入航天“賽道”,開始研發、發射小型商業火箭和微小衛星。
在2014年至2020年的1.0時代,中國商業航天生存十分困難。一是無論火箭發射服務、衛星制造、衛星運營還是消費,都沒有找到可以持續盈利的商業模式。二是缺乏大眾消費為主體的規?;袌觥?/p>
2020年至今的2.0時代,中國商業航天還處在探索階段。一方面政策扶持、制度保障進一步加強,一方面業界達成應用牽引、市場主導的共識,力圖搭建大眾消費為主體的航天產品體系。
雖然馬斯克的SpaceX在2023年才實現小幅度盈利,但其既有政府訂單,又有更好的融資條件,還有“自家兄弟”特斯拉的“幫助”,基本取代了過去聯合發射聯盟的“壟斷”地位。
其次,衛星的軌道和頻譜資源,并不是“隨取隨有”。ITU為了防止“占座”——囤積無線電頻譜,給衛星申報劃定了限制性因素,申報者必須在規定時間內完成衛星發射,否則配額作廢。
按照這一要求,在接下來十幾年的時間里,中國至少要完成超過3萬顆衛星的發射。據中信證券研報的分析,2024年將是中國低軌衛星密集發射元年,2026年將迎來發射量爆發。
而發射量的爆發,取決于衛星制造產能和火箭發射能力。一旦衛星造不夠,或發射失敗,申請的指標也只能作廢。
時空道宇CEO、首席系統工程專家王洋介紹,目前中國微小型衛星年產能還有90%的缺口。
最后,競爭的極致還是拼成本,而中國商業航天企業暫時沒有優勢。
價格遲早要“打下來”。紫微科技(無錫)副總經理田銳告訴南風窗,他們的目標是亞軌道太空旅游200萬—300萬元/次。
根據SpaceX官方網站公布的數據,“獵鷹9號”單次發射成本大約為每公斤3000美元。按照馬斯克的設想,未來“星艦”投入使用后,每公斤的發射成本將降至200美元——這遠遠低于目前中國民營火箭公司的發射成本。
衛星也是一樣。據浙商證券研報估測,目前中國低軌通信衛星的平均造價在3000萬元人民幣左右,相比馬斯克此前曾透露星鏈單顆衛星成本約100萬美元(約合人民幣700萬元),差距相當明顯。
當然,價格遲早要“打下來”。紫微科技(無錫)副總經理田銳告訴南風窗,他們的目標是亞軌道太空旅游200萬—300萬元/次,相比之下,貝索斯的“藍色起源”首次亞軌道飛行票價高達千萬美元以上,如今價格是25萬—50萬美元/次。
可以說,商業航天3.0的前景是誘人的:近地空間運輸、地月空間運輸、星際空間運輸等交通服務爆發,航天科教、文化和文創繁榮,數據傳輸服務更加高質高效,并承擔一部分國家的重點任務,參與國家火箭的更新換代,為航天強國、世界一流國防建設出力。