商业航天七重关
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脆弱的航天部件供应链和航天设施运输链，是制约目前航天产业飞速发展的重要因素。
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伊恩·菲希滕鲍姆 撰文
泰伯网 陈丽君 编译
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作为几家系统制造商和物流供应商等航天公司的顾问和董事，我有机会了解到太空经济是如何运作的，我看到这其中有好有坏，好的方面是技术上取得了巨大突破，不好的方面是现在脆弱的供应链和运输链。航天产业非常容易受到目前航天部件供应商规模的限制和可用航天运输不足的影响。因此，我们需要研究如何建立一个强大的空间经济和基础设施，以适应未来航天业务的增长。
更强大的供应链
在制造业中，生产流程会受到所生产产品数量的直接影响，也就是说生产成千上万甚至百万千万单位的产品与生产几十个单位的产品在流程上会大相径庭。航天产业正在发生一个重大转变，那就是现在每年建造20-25颗GEO卫星（地球同步卫星）和大约一百个小型航天器的规模，在未来几年可能会扩大到需要建造数千个航天器。这将使航天生产制造更适合现有飞机的供应链，目前每年大型商用飞机的供应量为1300多架，此外还有数千架其他类型的飞机。
在航天工业中，航天制造规模越来越大，交付周期越来越短（从数年缩短至数月），同时对于电子元件的要求也越来越高（大多要求使用防御规范甚至工业规格的电子元件）。因此，这个产业需要一些新入围者，他们将会使用最新或长期未被重视的技术，生产出成本更低或者性能更高的组件。我们还需要打破有关供应商的人为障碍，例如阻止欧洲供应商服务于美国市场，反之亦然。在这个新市场中，每个人都会有足够的生存空间，供应商的数量增加将对行业大有裨益，因为他们能给这个市场带来更广泛的多样性和更强大的供应链。
规律的火箭发射节奏
SpaceX 重型猎鹰火箭的发射记录令人敬畏，在2017年的18次成功发射为SpaceX客户带来了极大的喜悦。一个强大的航天基础设施应该是：进入太空的次数充足、规则并且可以预期，就像乘坐火车或飞机一样，这样客户就可以合理地安排在指定时间将载荷送入太空，尤其是涉及价值数亿美元的航天器时，节奏显得更为重要。这就是为什么去年18对于SpaceX来说是个神奇的数字，它超过了俄罗斯质子火箭的单年14次发射的最好成绩，还超过了2009年联合发射联盟公司的16次发射任务，后者还混合了Atlas 5、Delta 2 和Delta 4火箭。
我希望未来随着供应链逐渐成熟，并通过火箭可重用性消除长期采购，将继续提高SpaceX的发布节奏。同时，改善发射前地面操作的时间和成本，发射范围完全通过商业化控制，加上更高的火箭可重用性，这一切将进一步推动航天产业的变革。但为了保持整个商业航天市场的健康发展，SpaceX的竞争对手们也必须提升服务能力，提供类似的、可预期的、可靠的轨道运输。无论成本是否能降到足够低，那些正在规划大型星座和商业人类太空飞行的企业，都希望有多样化的太空运输服务，所以现有的和新入围的发射提供商，需要朝着提供定期、频繁、甚至按需服务的目标努力。
尽量简化发射前的地面操作
太空的极端环境催生了新航天器的大部分成本，然而，在这些航天器进入轨道之前的地面任务，则是成本、时间和开销的主要影响因素，即使是简单的载荷，发射前复杂活动的成本和持续时间，也会将一个初创企业的资金和精力耗尽。这不单单是对运营商或制造商的消耗，而且还包括发射提供商，因为在发射前需要在发射台为各类活动分配空间，这些工作通常会持续数周。
虽然产生这种现象的原因很复杂，但很多成本和时间都与推进剂和航天器高能材料的毒性和挥发性有关。如果我们希望发射前的操作更简单，就必须找到减少或消除这些材料的方法，包括彻底转向无毒或电动的推进剂。
更好的地面物流设施
直到现在，很少有像现代交通网络那样，以又快又简便的方式来运输航天设施。航天系统有自己特殊的需求和标准，如果全球大型物流公司开始为航天产业提供强大、低成本的服务，同时又能够满足这些组件在热量、振动和处理等方面的特殊需求，那么航空产业的物流将向前迈进一大步。联邦快递公司（FedEx）已经开展了太空解决方案服务，并在该领域取得了一定的进展，但类似UPS和DHL等快递公司也需要加入类似服务，最终实现为卫星系统提供全面的国际服务。
建立交钥匙似的卫星跟踪方式
对于今天的卫星运营商来说，使用和采购地面网络来运营卫星，相当于是在做一项网络拼凑练习。目前的跟踪和遥测操作员在设计系统时，只考虑了GEO操作，或者只建立了覆盖部分地球的网络。而应用方需要的是无缝的全球地面站网络，或等同于NASA跟踪和数据中继系统（Tracking and Data Relay System）的商业版本，即始终能跟踪并与其他低轨卫星通信的全球GEO或MEO（中地球轨道） 通信卫星网络。一些创业公司正尝试提供这样的网络，我希望他们能够成功。这样的系统将能够提供交钥匙似的跟踪、遥测和控制，并帮助减轻卫星运营商日常繁忙的工作。
让入轨价值最大化
在过去几年中，发射提供商已经开始认真对待二级或背负式有效载荷的需求，将运载火箭上额外空间的价值最大化，以满足更多付费用户。虽然现在有新的低成本和通用的发射适配器和分配器，但除此之外可以做的工作还有很多。最后，我们必须考虑如何充分发挥每次发射的经济价值，并在可能的情况下，将航天器载荷与人类载荷（包括货物和物资）一起整合到空间站。
同时载有人类和货物的飞行技术，是实现低成本定期发射的关键，如SpaceX 的龙飞船、波音的星际飞机或诺斯罗普·格鲁曼公司的天鹅座宇宙飞船。如果未来出现人类商业太空飞行的新市场，稳定的付费乘客将推动到国际空间站甚至商业空间站的定期飞行需求，这也为卫星入轨提供了更多机会，同时为运营商带来额外的收入来源。
目前，类似的任务已经在飞往国际空间站的行程上实践过，小卫星经常与货物一起运载，飞行后期卫星将从空间站的气闸中被部署到轨道。这种操作非常方便，如果不是因为许多卫星不适合国际空间站所处的轨道，我敢说数百颗卫星都早已使用这项服务了，并且会填满天鹅座和龙飞船的载荷空间。
最大限度地利用低轨道
正如已故的罗伯特·海因莱因所说，一旦你进入了低地球轨道（LEO），那么意味着到太阳系任何地方，你都走了一半路程了。所以，为什么不优化LEO的运输优势，让其他更高效的太空拖船和空间站完成其余重要工作呢？这里的优化并不仅仅意味着向LEO发送低成本的重型火箭，而且还要看类似高功率轨道炮等发射形式，是否可以用于将散装货物大规模送人太空。这个领域出现了一些有趣的新概念值得在技术上进行探索。从地面向低地球轨道供给便宜的散装材料，可能会给刚刚起步的空间经济带来发展动力。
随着发射活动的骤然增加，我们看到了当前基础设施的局限性。但是，通过上述观点和其他方面的思考，我们很快将会看到一个更加充满活力的强大空间经济。
作者简介：伊恩·菲希滕鲍姆（Ian Fichtenbaum）是美国工业收购公司（American Industrial Acquisition Corp）的高级副总裁兼航天专家，同时也是英国航天推进系统和组件制造商Bradford ECAPS的董事。
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