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航天科技的下一站在哪?|后场LIVE

腾讯研究院 腾讯研究院 2021-08-01

5月15日,祝融号成功登陆火星;6月17日,遨游在太空的中国空间站迎来首批3名中国航天员,中国的飞天梦想正在一步步实现。与此同时,埃隆马斯克、贝索斯等商业航天的佼佼者也在不断刷新我们对空间探索的新认知。星辰大海为何能够吸入如此多的国家、企业和个人投入其中?

6月30日,腾讯研究院·后场LIVE举办了“航天科技的星辰大海与商业创新”的在线直播,讨论航天科技发展正在发生哪些变化、商业航天创新对我们探索星辰大海有哪些启迪?航天科技给我们的生活会带来哪些改变等三个问题。

对话嘉宾

鹿    艺  中国科学院微小卫星创新研究院高级工程师、国际注册技术许可专家

肖尤丹  中国科学院科技战略咨询研究院研究员,中国科学院大学公共政策与管理学院教授

程亦之  宇航科普作家、三体引力波品牌号创办人、 《中国航天》特约评论员

刘伯恒  腾讯数字航空负责人、飞享互联董事长兼CEO

李    源  九天微星副总裁

持人

翟    尤  腾讯研究院安全产业研究中心主任、高级研究员 



鹿艺:“SpaceX创新机制及对我国航天业发展的启示”

SpaceX的重要成果包括“猎鹰”火箭和“龙”飞船,它的创新技术包括可重复使用技术和发动机技术,另外还有软件系统和回收系统等技术创新点。SpaceX是如何取得这些成果的呢?首先谈到NASA的技术继承,NASA在一开始进行了大量技术开放政策。另外它还有一个技术转让,相当于点对点地把自己的高新技术、高新人才支持到了SpaceX。另外SpaceX具有高效、灵活、机动的特性,在NASA的技术基础上进行了变革式的创新,实现了航天史上很多的“不可能”。SpaceX没有进行大量专利布局,一是因为NASA的技术开放使得很多技术点没有了专利申请的“新颖性”;二是因为专利布局需要长时间、高费用,它的很多核心技术采用了技术秘密形式进行保护。

除了技术创新,SpaceX有哪些创新的管理机制?第一个是扁平化管理。扁平化管理使它的管理直接并且高效,而且人员少,可以有效地降低成本,指令可以很快到达及反馈,这点在传统的航天业里面是比较少见的。第二个是面向流程的划分。它的岗位设置是直接面向航天流程的,这种设置可以使它的指令更高效、更灵活机动,也能够相应地提升速度和质量,由专业的团队负责专门的分业务流程。第三个是纵向一体化协同。纵向一体化是指企业参与连续的生产或销售阶段,与专业化分工是相对立的。纵向一体化可以将部分外部的环节转化为企业内部沟通,来降低成本,也产生了协同效益,提高竞争力和效益。第四个是创新企业文化。在SpaceX我们能够看到,它有发射成功,当然也有很多次失败,正是这种宽容失败的良好氛围充分地激发了SpaceX的创新激情。第五个是SpaceX主打高端航天IP品牌。SpaceX不是一个主打性价比的中低端定位,而是通过各种创新弥补成本控制可能带来的产品性能劣势。

除了SpaceX自身内部技术创新和管理创新,当今航天产业对于近地轨道常态化运输的旺盛需求也催生了SpaceX各种技术发展。美国联邦政府各种政策支持对于SpaceX的成长来讲是必不可少的,包括技术、政策、资金(订单)还有人才方面,给了它大量支持,如前面所提到的技术输送、技术开放、技术许可、人员派驻、专利转让等等。

对于我国航天业的启示有以下五点:第一点是创新为本,努力发展自有核心技术。第二点要建立规范,构建货架式的产品体系。借鉴SpaceX创新成果和创新机制、规范以及货架式的产品体系是必要的,不仅可以大大提高我们的研发速度,而且可以降低研发成本。第三点是强化竞争机制,要塑造知识价值导向。重视知识产权的重要性,才能完成后面的军民融合、商业航天的开发,还有技术成果的转移转化应用等。第四点要适当以市场为导向,发挥市场资源的调配作用。现在国内航天蓬勃发展,虽然我国的航天企业大部分还是国企,但是在相关的政策法规允许的情况下,除了面向国家重大战略需求,也可以在一定程度上进行商业模式的创新,例如对于一些有广阔市场前景的,除了国家的财政支持以外,可以通过资本市场融资或者技术转化来获得相应的资金。第五点要重视国际国内合作。除了要重视与发达国家的合作之外,我们也要重视第三世界的航天市场,如果能够在这些外国市场中站稳脚跟的话,可以获得丰厚利润的同时,更重要的是参与了国际竞争与合作,在交流合作中多学科的交叉就有可能创造出更多、更新的成果,形成新的创新路径。

肖尤丹:“中国商业航天法律的逻辑初探:从商业性航天到航天商业化”

商业航天这个概念在我国目前使用比较混乱,既有大概念也有小概念,而概念的大小既决定了未来发展的潜力规模,也必然影响政策和法律规范的逻辑。比如有的文件提出来的商业航天就要求必须同时符合市场主体、商业投资、市场运营和盈利目的这四个条件。显然这与绝大多数人平时想象的很不一样,这个范围很小、也很窄。从行政的角度,这样可能有利于风险管理,但从行业来看,这样狭窄的界定显然不利于商业航天的产业化发展。这一大一小之间,我理解实际上存在一些制度性的理解误区亟待厘清,具体包括几下几类:

第一个误区是国家跟商业航天的关系。我们国家1987年就已经开始进行商业航天活动了。1985年因为中法两国的空间合作协议,航天人决定要把我们的自行研制的火箭投入到国际商业发射服务市场。显然,商业航天跟我们国家航天并不是决然分开的。准确地讲商业航天不等于商业主体的航天,同时商业航天也一样服务国家需求,商业航天也是我们国家航天事业发展的重要组成部分。而且对于商业航天活动来讲,国家、政府到底在扮演哪些角色,我觉得是非常需要厘清的。我们的航天活动有很多的国际规则、国际要求、国家责任,这个时候国家是一种整体性的。

第二个方面,认为商业航天主要是商业性质的活动,提供的是商品。从全世界的商业航天的发展来看,商业航天早期是具有非常强烈的提供公共产品的属性,也就是说除了政府,除了我们这些体制内的单位以外,企业也可以通过各种手段,通过商业机制、商业主体、商业活动来提供公共产品。

第三个方面,商业航天和航天发射。商业航天涵盖的范围其实很广,不能简单地把商业航天等同于航天发射。在中国,商业航天的定位应该是航天领域的一个商业化,因为我们以前大量的航天活动都是政府财政投资,利用财政资金的投资以一种非市场化的、非商业化的方式运行和运转。

所以我觉得中国未来的商业航天可能要按照新方法来区分理解:第一个是我们要根据航天活动投资来区分,商业航天就是不利用财政性资金的,更多的是利用市场资金;第二个是航天活动组织方式,这个机构可能也是体制内的单位,但是它的航天活动组织方式是市场化的,而不是行政化的,这也是商业航天;第三个是航天技术的来源,非政府来源的就是商业航天。这样一来,确定商业航天在中国的定位,更多地就是一个航天领域或航天活动商业化、市场化的问题,这就是“航天商业化”而不是美国欧洲那样的商业性航天。

对于航天商业化问题,中国现在有什么样的法律机制呢?

简单地从我们国家今年发布的一些比较重要的文件里看,“十四五”规划里讲到,未来要建设商业航天发射场。在发改委跟商务部关于海南自贸港准入措施里,提到的也主要是发射场、产业、基金、示范,以及商业卫星的产学研合作、科技合作和人才合作。整体来看更像是准入和负面清单的问题。从现有制度来看,我们国家的航天商业化目前主要有几个方面的法规制度,一个是准入监管,除了宏观的之外还有一些准入监管,比如说民用爆炸物品科研的要求等;另外我们对于发射是有监管的,民用卫星发射、空间发射安全、空间物品登记等都有一些规则。

总体看,目前我国的法律制度主要是限制监管型的,而促进规范型的法律制度明显缺位,无论是航天技术研发的市场主体参与促进、航天技术和能力民用促进,还是航天活动中小企业参与促进、航天投资社会资本参与促进,都仍然与当前全球商业航天发展的需求和我国航天商业化改革的要求存在差距。这也就必然成为下一阶段我国商业航天发展所需要尽快补上的制度建设短板。

刘伯恒:“商业航天科技带来哪些变化暨卫星互联网+数字客舱”

航天科技或者航空科技能够给我们带来什么?在腾讯侧,我们团队专注在航空互联网上,在做产品之初就会考虑到乘客侧和航空侧有什么样的诉求。整个航空数字化当中,飞机上客舱是唯一一个最后没有连接信息的孤岛,航空公司在客舱内需要非常丰富的娱乐内容,能够满足乘客时间的诉求,然后还有一些低成本的航空公司需要在飞机上卖一些餐食、矿泉水和手伴之类的,也没有办法进行支付。还有航空杂志是航空公司辅助收益的重要来源,如何能够把这些广告的辅助营收搬到线上,甚至进行精准营销,也是它的诉求点。

腾讯的布局分三个方面:一个是用户侧,一个是地面侧,一个是天空侧。

用户侧,为了使用户能够很简易地连接飞机上的网络,我们做了机上的portal,甚至后续会做小程序、App方面的事情。整个地面不管你要不要去做连网的飞机,实际上在舱内的最后一公里一定要部署机载的服务器,因为不管是用卫星还是其他的通信链路,大量的传输内容一定带来巨大的成本,所以我们在地面侧做了很多的产品以及后台的运营分析。现阶段,我们在整个布局上相当于先做一个客舱的局域网,大量的内容传到飞机上去,能够实现当天的新闻曝光,然后在后续整个卫星网络能够非常成熟的前提之下,再去升级。

整个解决方案有五点优势:第一点优势是CDN的断点续传,以及地面的传输。我们在这上面做了一个产品叫做筋斗云,能在飞机落地停场之后,马上进行持续更新。第二点就是信息安全能力。我们依据腾讯的大安全的能力在里面做了相关加固,甚至一些漏洞的挖掘等等。第三点是大数据的能力,实现千人千面的娱乐化定制。第四点就是场景的支付能力。为了让乘客在飞机上愉快地消费,我们提供了在线离线支付的服务。第五点,腾讯侧的海量的内容,包括腾讯新闻、腾讯视频、游戏等。最后讲一些项目案例,现阶段腾讯侧投资了一家公司叫做飞享互联,它是专注于在航空互联网运营的一家公司,目前已经签约了海航旗下的11家航空公司,获得了650架飞机15年的运营权,已经占到15.7%的市场份额。

李源:“卫星互联网中的生产力”

我总结出卫星互联网的生产力公式。其实这个公式非常简单,就是整个卫星或者卫星的可用容量,乘以使用寿命再除以成本,这就是我认为的卫星互联网的生产力公式。

简单来说可用的容量包括三个定义参数。第一个是单星的容量我们可以看到现在OneWeb单星容量差不多是7个G,但是SpaceXStarlink的可以做到17.5个G,而卫星数量主要是单星容量乘以卫星数,是整个星座的容量,以及卫星整个落地的占比。寿命这一块低轨卫星的寿命是低于高轨卫星的。低轨卫星一般是5到7年的实际寿命,高轨卫星有15年的实际寿命,所以高轨卫星寿命的时长——有效的带宽使用时长是低轨卫星的3倍到4倍左右。

卫星成本构成主要有两个方面:第一个是卫星制造本身,第二个是卫星发射成本。SpaceX目前把成本压得非常低,SpaceX和其他卫星公司的本质区别就在于对发射卫星火箭成本的控制,这是别的公司根本做不到的。

不管卫星也好,还是中国的商业航天公司也好,都要考虑的问题是,如何在有效的或者有限制的前提下,做最高的投入产出比。第一步一定是降低成本降低成本有两个方面,一个是增加单星的有效输出,另一个是降低单星的成本。第二步就是增加频谱效率。在成本上,我们第一步要做的是降低发射的成本,然后做集成化、模块化、智能化的卫星。对标现在的SpaceX平板式卫星,他做的事情是把所有的主控单元全部移到一块主控单元里面,来降低整个卫星的成本。九天微星于2015年6月份成立,2017年正式加入卫星互联网工程,目前我们共研制了九颗卫星,其中八颗在轨,一颗亟待发射。


Q&A

1.商业航天有哪些商业模式,要满足的是用户的哪些需求呢?

刘伯恒:站在腾讯侧数字航空的角度去看我们的商业航空,我认为2C和2B都有可能,第一个是直接2C,直接把流量卖给机上乘客。第二个是B2B2C,即一些商业主体购买流量送给乘客,比如说某银行的积分消费,可以提供B2B2C的购买流量集合。

李源:我们可以看到比较成熟的应用是Viasat和铱星,新一代的卫星互联网To B是第一步要做的事情。因为中国的基建太好了,特种需求包括政府的需求一定是第一波要去满足的卫星互联网市场化的需求。大概的步骤是:先在G端和B端,尤其是G端推进,接下来到B端,再到C端。

肖尤丹:不管是卫星互联网还是其他的商业航天的服务,从现在的角度来看,肯定是首先做到To G,只有在To G满足的情况下,才能保证这种商业模式的可持续性。从中国的角度来看,中国商业航天很大程度上是航天的商业化,是航天领域里一些主体的商业化、市场化的过程,这个过程中,以市场机制满足政府需求,提高政府系统资源配置的能力、效率可能是首要的。其次可能才是溢出效应,以满足商业服务和个人的需求。

2.SpaceX对全球商业化注入的创新点体现在哪些地方?

鹿艺首先是技术创新,实现了运载发射的可回收性,对此目前国内还没有突破,世界上其他国家也没有突破。SpaceX的开放创新对于失败的容忍性,这个理念是值得我们借鉴的。

其次是管理创新,扁平化管理及人员的灵活机动,使它不存在庞大的管理人员团队,创新理念可以很快传播到整个链条,这也是我们可以借鉴的。

另外,国内的航天业很多还是来源于计划经济,不计较成本的同时我们可以要求高可靠性,我国航天发射的要求是百分之百成功,这是我们对于自身的要求。SpaceX相对来说更灵活,这也是商业航天的一个特点。它对于失败的容忍促成了它的灵活机动性,使它能够更从容地面对市场、科技的变化,人员也不受限制。这也是“十四五”里屡次提到的“揭榜挂帅,英雄不问出处”,我觉得某些方面我们是可以借鉴的。

程亦之:从产业角度创新这方面来看,我个人感觉有几点:

其一,SpaceX用航空的模式来替代航天,就是说它用民航客机的产业模式发展航天,这是颠覆性的。我们知道马斯克面试前100位员工的时候,最早提出来的口号就是,SpaceX要做航天界的美国西南航空,其背后的意义其实就是低价、高效。背后支撑点有两点,一个是可重复使用,一个是硅谷创新模式,这打破了传统航天产业的游戏规则。从过往来看,航天的目的都是国家战略,几乎是不计成本的,天生就是一次消耗品。而自从马斯克重新定义了航天产业,借用民航客机的理念来打造航天、植入航天,实际上就彻底颠覆了这个产业。我们现在完全可以很轻松地谈论可重复性,不过实际上倒推10年,这个概念也好,还是这种技术的创新也好,在业界是普遍备受置疑的。现在我们都知道马斯克打造的SpaceX已经一箭十飞,下个月即将一箭十一飞、十一回收,这是在打造业界标杆。从发射价格上来讲,也做到了全行业的最低,做到了“价格屠夫”的程度。所以在这种情况下,倒逼机制已经让美国、欧洲、俄罗斯和中国效仿者众多。

其二,垂直整合力。我们知道SpaceX是以低价、高效著称的。跟波音炫耀自己拥有几千家供应商不同的是, SpaceX反其道而行,凡是能自己做的就一定自己做,凡是能节省的一定要节省。从垂直产业链角度来讲,从火箭发射、卫星制造运营、载人航天再到卫星通讯形成全产业链条,而在这种状态下,很难想象员工不过9500人。在SpaceX创造了无数个产业第一的状况下,垂直整合带来的好处毫无疑问就是低价高效,其背后有两点作支撑:即完美的执行力和创新力。SpaceX用的航天芯片并不是顶尖的,甚至是航天芯片的中下等,但它采用三五组芯片对比的算法,来代替比它高十倍甚至高百倍价格的芯片,从而保证低价高效。这样做的好处毫无疑问:一是成本急剧降低,二是避免更大的硬件风险。与此同时,这种模式事实上可以移植到很多硬件的打造上,这也是一种技术或者管理上的创新。

3.铱星有很多的技术特点和技术创新,对于现阶段的商业航天有哪些启示?

李源:我认为铱星是目前最完美的卫星星座,原因有几个:

第一,现在在全球任何一个角落它都可以双向通信,最高速率达到1.4Mbps,已经到了准宽带的水平。这个系统始于90年代,与SpaceX非常相像。

第二,批量化。以前中国没有卫星工厂,因为没有批量化的需求,北斗最大也就30多颗。所有的卫星都是手工作坊制作,但是铱星在那个时候依托于摩托罗拉的整体质量和流程管理体系,把批量化用到了航天生产上。铱星的寿命是“前无古人、后无来者”的,其设计寿命是7年,最长可至21年,平均在20年左右。当前的卫星互联网必备的技术,铱星在30年前就已经实现了。

因而我认为SpaceX在某种程度上受到了铱星的启发。我们存在弯道超车的可能,因为地面网技术和航天技术正在发生着融合。可以看到中国从2G到5G经历了慢长的跟跑、并跑、超跑的过程,而在卫星或者在航天事业上趋势已经非常明显。我们有没有可能利用地面网的运营商或者是供应链来破圈,进而融入到5G或者6G的浪潮中,甚至是进入到卫星互联网、卫星网络等更大的领域上,我认为中国是具备这样的条件的。

4.飞机上什么时候可以玩儿王者荣耀,对此有没有时间规划?

刘伯恒:在玩儿王者荣耀等大型联网游戏的时候,主要考量的是网络带宽以及时延,如果这两个问题都能解决的话是可以玩儿的。因为高轨卫星的高度在36000米左右,时延大概有800毫秒,所以使用高轨卫星玩儿游戏会比较吃力。现在低轨卫星以及5G上网给我们带来很大的希望,中国移动也正在布局。我认为运营商的介入有可能成为很大的驱动力,由我个人判断,在一年或者两年内,在5G ATG上有可能会优先于在卫星上实现联网,达到打王者荣耀的速率和带宽,因为5GATG的带宽是卫星的好多倍,资费会便宜很多。

5.未来,航天战略发展会有哪些特点或者规划吗?

鹿艺:航天产业的壮大发展应是自顶向下设计,以及自底向上生长,两者逐渐接近、交融放大的产物。鉴于航天关乎国家安全、国家利益,同时也具有高风险、高投入、高可靠性的特殊性,市场充分竞争只能是有益补充,而不能是完全替代国家计划调控。中国航天应该走上自主创新并开放融合的特色发展之路:以国家航天重大专项的持续攻关为引领,促进群体性技术的涌现;以国家财政性资金投入为牵引,激发社会资本进入航天创新领域;以国有研发机构为主体,带动国内航天全产业链协同创新。

政府机关、国有机构、商业公司需要从不同角度开展相关工作。政府机关方面,一是优化顶层设计,强化战略引领;二是激发竞争活力,促进国有研发机构发展;三是确立知识价值导向,重视知识产权;四是加大开放融合,坚持国际国内双循环体系。国有机构方面,一是发挥国家队的主力军作用;二是加快自主创新,培养梯度人才;三是研发新装备时,多考虑军民融合。商业公司方面,一是充分体现灵活高效的企业特质;二是开展细分市场产品研制。


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