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SpaceX:马斯克梦想照进现实,人类星际生命的曙光

硅谷科技评论 SV Technology Review 2024-04-14

2024年3月14日,人类历史上最强火箭“星舰”第三飞迎来历史性的成功。发射约15分钟后,SpaceX的创始人埃隆·马斯克就送上祝贺,“‘星舰’达到轨道速度!恭喜SpaceX团队!”22年前的这一天,SpaceX在美国加利福尼亚创立,这一天也被称为“π”日,因圆周率的前三位是3.14。


回望SpaceX的崛起之路,它不仅打破了商业发射市场长期被各国政府主导的格局,还极大地降低了成本。在SpaceX出现之前,发射一枚火箭的成本高达数亿美元。SpaceX通过打造可回收火箭,将一枚全新的猎鹰9号火箭的成本降低到约5000万美元,让人类在太空殖民成为可能。


太空是一个庞大且快速增长的行业。2023年,其市场规模达到4470亿美元,而2010年为2800亿美元;预计到2030年将增长到1万亿美元的市场规模。SpaceX不仅是私人太空领域的先锋,也是该领域的领导者,拥有在卫星和有效载荷发射服务、卫星互联网和太空旅游方面的稳固市场地位。




一、创立故事



SpaceX 由埃隆·马斯克(首席执行官)于 2002 年创立。马斯克是一位连续创业者,还创立了许多其他公司,包括 Tesla、Neuralink、The Boring Company 和 OpenAI(与 Sam Altman 共同创立)。年轻时,他受到所读书籍的启发,希望为清洁能源技术和建造宇宙飞船做出贡献。在这些书中,影响特别大的是艾萨克·阿西莫夫的《基地》系列。


他曾在推特上表示,《基地》系列“对 SpaceX 的创建至关重要”。但还有其他更直接的影响。2001 年中期,马斯克加入了火星协会(Mars Society),这是一个殖民火星爱好者协会,他捐赠了 10 万美元来资助沙漠中的一个研究站。火星协会成员罗伯特·祖布林 (Robert Zubrin) 博士声称,他是“那些帮助说服他(马斯克)以火星为使命的人之一”。


意识到火星殖民的重要性后,马斯克的第一个想法是提出向火星发送温室(greenhouse)的任务。2001年底,马斯克与吉姆·坎特雷尔(Jim Cantrell)和他最好的大学好友阿迪奥·雷西(Adeo Ressi)一起前往莫斯科,试图购买一枚洲际弹道导弹(ICBM),用作火箭将温室送入太空。尽管多次尝试购买洲际弹道导弹,俄罗斯人还是不肯向他出售火箭。因此,他决定自己建造一个。


2002年,eBay以15亿美元收购了PayPal。马斯克是 PayPal 的最大股东,拥有约 11.7% 的股权,因此从此次出售中获得了 1.758 亿美元。这为马斯克提供了创立 SpaceX 的资金,他用自己的 1 亿美元资金作为启动资金创立了该公司。他聘用的早期员工包括在克莱斯勒拥有多年工程经验的业务开发主管格温·肖特韦尔(Gwynne Shotwell,首席运营官,后来的总裁)和克里斯·汤普森(Chris Thompson,前运营副总裁)。



2015 年 1 月,埃隆·马斯克 (Elon Musk) 在 SpaceX 西雅图办公室举行的新闻发布会上公开宣布 Starlink。决定进入卫星业务是因为与太空发射服务相比,卫星互联网服务具有巨大的财务潜力。马斯克表示,该企业的目标是产生可观的收入来源,为火星上的一座城市提供资金,创建一个自给自足的殖民地,使人类成为行星际物种。



二、公司产品



1、猎鹰1号(Falcon 1)


SpaceX 的第一艘运载火箭猎鹰 1 号,于 2006 年完成了首次发射,由私人投资资助。由于前几次发射的失败,导致人们对该公司的能力产生怀疑,并导致融资放缓。2008年,猎鹰1号将虚拟有效载荷送入轨道,成为第一个由私人资助和开发的进入轨道的运载火箭。2009年,SpaceX首次成功发射商业卫星,巩固了SpaceX在商业发射市场的地位。Falcon 1 于 2009 年完成使命,成功退役。


2、猎鹰9号(Falcon 9 )


2009 年,SpaceX 在猎鹰 1 号退役后将资源转移到猎鹰 9 号火箭。该公司在 2006 年赢得 NASA 向国际空间站运送货物和人员的合同后开发了猎鹰 9 号火箭。SpaceX 将猎鹰 9 号描述为"首个能够重复飞行的轨道级火箭"。


猎鹰 9 号的可重复使用性极大降低了火箭发射成本。截至 2023 年 8 月,猎鹰 9 号系列火箭已发射 257 次;其中,除了两次发射(一次部分失败和一次全部失败)外,全部发射成功。


猎鹰9号的成功标志着航天工业中一个重要的技术里程碑。SpaceX证明了火箭的开发成本可以通过多次任务来摊销。可重复使用性使得对投资者来说资助这种火箭更具吸引力。截至2022年4月,SpaceX每次发射猎鹰9号的费用为6200万美元,相当于每磅抵达轨道的有效载荷成本为1200美元。与之相比,NASA的航天飞机计划在2011年退役,每次飞行的成本为16亿美元(约每磅有效载荷成本3万美元),显得更加昂贵。



3、猎鹰重型(Falcon Heavy )


猎鹰重型火箭是比猎鹰 9 号更坚固的火箭,旨在提升更重的有效载荷。它具有三个可用的 Falcon 9 发动机核心,由总共 27 个 Merlin 发动机(用于 Falcon 1、Falcon 9 和 Falcon Heavy 的 SpaceX 火箭发动机系列)提供动力。这些发动机总共产生 500 万磅的升空推力,使猎鹰重型火箭能够将近 64 公吨(141,000 磅)的物体送入轨道,SpaceX 称这相当于满载的 737 飞机。


2018年,SpaceX开启猎鹰重型火箭的首次发射。猎鹰重型运载火箭的有效载荷能力是所有运行运载火箭中最高的,也是有史以来进入轨道的所有运载火箭中排名第三。2023 年 7 月,猎鹰重型火箭成功发射了木星 3 号卫星,这是迄今为止建造的最大、最重的通信卫星,重量超过 2 万磅。



4、龙飞船(Dragon )


SpaceX 在发射火箭之外的首次尝试是龙飞船。龙飞船最多可搭载 7 名乘客往返地球轨道,并且“是目前唯一能够将大量货物返回地球的航天器”。


2012年,龙飞船成为第一个与国际空间站对接并运送货物的商业航天器。SpaceX在2020年5月的龙飞船任务,不仅是自2011年以来美国首次能够将宇航员送往国际空间站,也是首次由私营公司发射宇航员进入轨道。2022年4月,龙飞船还成为了第一个将游客带到国际空间站的航天器(每位乘客为这次旅行支付了5500万美元)。


自 2020 年 5 月开始发射以来,SpaceX 已成功将 30 名人类送入太空,超过了中国整个太空计划的数量。截至 2023 年 8 月,龙飞船已完成 42 次发射、37 次访问国际空间站以及 19 次重复飞行。



5、星舰(Starship)


“星舰”是马斯克为了实现登陆火星的梦想而打造的一款超级重型火箭。高约120米,直径9米,是一个超大型的两级火箭:第一级助推器被称为“超重(Super Heavy)”,高约69米,由33台“猛禽”发动机组成,燃料为液态甲烷和液态氧,装载量约3400吨;第二级则是狭义上的“星舰”航天器,高约50米,燃料装载量为1200吨,能搭乘宇航员或货物,近地轨道有效负载能力为100-150吨。


这些数据每一项都令人咋舌,特别是“星舰”的有效载荷已经超越了人类历史上的所有火箭,中国长征五号的近地轨道运载能力约为25吨,美国用来重返月球、2022年11月第一次发射的SLS约95吨,而此前有效载荷的纪录保持者美国“土星5号”运载火箭是140吨——更重要的是,100-150吨这个数字是完全可重复使用的有效载荷。据SpaceX官网介绍,如果是不考虑重复使用的消耗型发射,“星舰”最大载荷能达到250吨。



Starship 作为 SpaceX 计划用来将人类送上月球和火星的发射系统。一旦 SpaceX 完成 Starship 的开发和测试,它可能打算在未来的发射中取代 Falcon 9 或 Falcon Heavy。此外,该公司打算将星际飞船用于快速地球运输;通过使旅行者离开轨道,大多数国际旅行可以在 30 分钟内完成。


星舰的首次试飞于 2023 年 4 月 20 日在德克萨斯州奥斯汀进行。发射后3分48秒左右,一级助推器理应分离但未能成功,最终爆炸。美国东部时间2023年11月18日8时许,“星舰”在美国得克萨斯州博卡奇卡基地进行第二次试飞,33台发动机则全部成功点火,第一级和第二级在2分41秒左右两级顺利分离。不过,“星舰”实现两级分离后,第一级的助推器意外爆炸了,第二级的“星舰”本体飞船继续向轨道飞行了几分钟后,SpaceX无法接收到信号,被迫触发了“星舰”的飞行终止系统,也就是将其自毁。2024年3月14日,人类历史上最强火箭“星舰”第三飞迎来历史性的成功。


星际飞船计划的首批任务之一是带日本亿万富翁前泽友作和一个小型团队绕月球旅行。将前泽友作绕月球运送与SpaceX之前主要围绕向国际空间站发送有效载荷和几名宇航员的任务大相径庭。增加更多载人飞行任务将继续推动SpaceX实现其将人类送往火星的目标。



6、星链(Starlink )


Starlink是SpaceX开发的卫星星座系统。星链的目标是使整个地球的互联网接入民主化,但最重要的是,为互联网接入受到传统地面基础设施限制的地区提供高速、低成本的互联网。这包括农村和偏远地区、海洋和天空,以及实施互联网基础设施在经济和后勤方面经常面临挑战的任何地方。截至 2023 年 7 月,轨道上有超过 4500 颗星链卫星。截至 2023 年 5 月,Starlink 在 54 个国家拥有超过 150 万活跃用户。


与依赖地面电缆的传统互联网服务不同,星链卫星通过在其卫星和地球上用户安装的碟形天线之间传输信息来通过太空进行通信。这个系统允许几乎在地球上任何地方提供互联网接入。传统的卫星服务使用位于地球 22300 英里远的大型静止卫星。这些卫星体积大,能够服务于地球上的大面积区域。然而,连接经常出现断断续续和缓慢的情况。由于信号传播这段距离所需的时间,它们被放置的远距离产生了在发送和接收数据时的显著时间延迟。


星链卫星提供了一种替代方案。Starlink 的目标是在距离地球约 342 英里的近地轨道 (LEO) 发射一支总计超过 42K 颗卫星的卫星群,距离地球更近。这种邻近性旨在减少延迟并提高连接速度和质量。在地面上,用户通过相控阵碟形天线和调制解调器设置与星链进行交互。该天线会自动与在轨卫星对准,确保稳定可靠的连接。



三、市场格局


1、公司客户


SpaceX


SpaceX 最早的客户是 NASA,NASA 授予 SpaceX 价值 3.96 亿美元的合同,用于开发龙飞船,为国际空间站执行补给任务。NASA 也是 SpaceX 猎鹰 9 号在 2010 年首次飞行后的第一个客户,SpaceX 最大的资金来源之一。


SpaceX 其他客户包括 SES 等商业卫星运营商,该公司于 2016 年开始签订使用猎鹰 9 号发射卫星的合同。卫星运营商 Telesat 同年与 SpaceX 签订了发射协议。另一家使用 SpaceX 的运营商是 Intelsat。


私人航天公司也是SpaceX主要客户,例如 Axiom Space,该公司于 2021 年与 SpaceX 签署了三架私人 Dragon 飞往国际空间站的协议,其中包括 2022 年 4 月的一次成功飞行,当时三名千万富翁乘坐 Dragon 太空舱访问了国际空间站每份售价 5500 万美元。 另一位客户Space Adventures,于 2020 年 2 月与 SpaceX 签署龙飞船任务合同。


Starlink 


据估计,全球有 37% 的人口无法上网,即有 29 亿人处于离线状态。在这 29 亿人中,96% 生活在互联网基础设施严重有限的发展中国家。Starlink 的主要目标是为这些地区以及互联网连接存在挑战的偏远或农村地区的人们提供服务。全球约有 34 亿人(约占全球总人口的 43%)生活在农村地区。除了个人消费者之外,在这些农村或偏远地区运营的小型企业也可以从 Starlink 的服务中受益匪浅。


Starlink 的服务范围涵盖政府和紧急服务。在自然灾害或互联网服务中断的情况下,星链能够提供弹性连接。乌克兰在与俄罗斯发生冲突的危机期间的例子凸显了这一点。星链介入以确保可靠的互联网连接,并帮助该国抵御对其电力和通信基础设施的攻击。SpaceX 还于 2023 年 6 月与美国国防部签订了一份合同,为乌克兰军方提供星链互联网。


旅游行业,包括游轮、房车、飞机和船只,是 Starlink 客户群中不断增长的行业群体。其客户包括夏威夷航空、皇家加勒比航空和嘉年华公司。


2、市场规模


太空是一个庞大且快速增长的行业。2023年1月,其市场规模达到4470亿美元,相比之下,2010年为2800亿美元;预计到2030年将增长到1万亿美元的市场规模。SpaceX不仅是私人太空领域的先锋,也是该领域的领先者,拥有在卫星和有效载荷发射服务、卫星互联网和太空旅游方面的稳固市场地位。


发射


SpaceX 最初的重点业务之一是为发射行业提供服务。SpaceX 占据全球卫星发射市场 65% 的份额,其客户包括私营公司、军事机构和政府资助的项目。它的许多合同来自美国宇航局,向国际空间站运送货物和宇航员。2022 年,仅卫星运载火箭市场规模就达到 144 亿美元,预计未来十年复合年增长率将超过 12.5%。


发射行业是资本密集型行业,交付周期长。航天工业中只有少数几家公司拥有与 SpaceX 竞争的资源。著名的竞争对手包括蓝色起源和联合发射联盟(ULA)。



卫星互联网


2019年,SpaceX通过发射星链卫星开始进军卫星互联网市场。Starlink 为偏远地区寻求可靠互联网接入的私营部门和军事客户提供服务。


互联网服务提供商的全球市场巨大。据估计,2022 年其价值约为 4194 亿美元,预计到 2030 年将以 9.7% 的复合年增长率增长。然而,星链可能仍然慢于光纤等其他互联网选项。星链的市场将仅限于没有光纤连接的更偏远地区。


太空旅游


SpaceX 还涉足太空旅游市场,致力于实现人类殖民火星的目标。其客户群在短期内可能仅限于高净值个人,例如那些于 2022 年 4 月完成国际空间站旅行的人。2022 年太空旅游市场规模估计为 8 亿美元,并且预计将增长未来十年复合年增长率为 16.2%,到 2032 年将达到 39 亿美元。


3、行业竞品


SpaceX的竞争对手


蓝色起源(Blue Origin)

由杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)于2000年创立,是SpaceX在发射服务和太空旅游方面的主要竞争对手之一。例如,2023年5月,蓝色起源赢得了一项价值超过34亿美元的NASA合同,用于开发载人登月着陆器,在此之前,他们在2021年曾被SpaceX击败,失去了价值29亿美元的登月着陆器合同。


它的产品包括可重复使用的亚轨道火箭系统(New Shepard)、可重复使用的第一级重型发射器(New Glenn)和登月器(Blue Moon)。蓝色起源为人们提供乘坐New Shepard前往太空的机会,票价为20万美元。预计New Glenn将在2024年底发射,并将执行载人和无人任务。它的登月器与SpaceX竞争,计划于2024年进行一次前往月球的测试任务。


美国联合发射联盟(ULA)

在SpaceX首次成功发射之前,波音和洛克希德·马丁通过它们的合资企业ULA垄断了美国的发射市场,该公司成立于2006年。2016年,一位ULA高管公开承认公司无法在成本上与SpaceX竞争。该公司通过其一次性的Delta IV Heavy和Atlas V系统提供发射服务,这两种系统将被即将推出的Vulcan Centaur取代,该火箭计划于2023年底进行首飞,此前在同年3月发生了一次测试失败。


公司已成功为150多次任务交付了一次性火箭。ULA还使用波音的“星际客舱”将机组成员送往国际空间站,该客舱连接在ULA的Atlas V火箭上。Atlas V火箭每次发射可携带高达18K公斤到近地轨道,每次发射费用为1.09亿美元。ULA的客户包括国防部和NASA。“Vulcan Centaur”被设计为部分可重复使用,就像SpaceX的“猎鹰重型”火箭一样。“Vulcan”将能够将10K公斤的有效载荷送入近地轨道。


Relativity Space

成立于 2015 年,是一家总部位于加利福尼亚州的公司,提供一次性两级火箭 Terran 1。该公司将其描述为“世界上最大的 3D 打印物体”,并成功将 Terran 1 发射到美国。该公司计划于 2023 年 3 月发射 Terran 1 的继任者,即一种名为 Terran R 的可重复使用的 3D 打印火箭。Relativity Space 已从 Mark Cuban、Tiger Global、Lux Capital、Fidelity 等投资者那里筹集了总计 13 亿美元的资金,和 Y 组合器。该公司于 2021 年 6 月筹集了 6.5 亿美元的 E 轮融资,估值达到 42 亿美元。


Rocket Lab

由 Peter Beck 于 2006 年创立的公司。该公司于 2021 年 8 月通过 SPAC 上市,截至 2024 年 3月市值为 31 亿美元。该公司利用其 Photon 航天器和小型可重复使用运载火箭 Electron 提供卫星发射服务。2023年8月,它获得了美国宇航局的合同,发射两颗“面包大小”的小型气候卫星。


Boeing

波音公司的 Starliner 太空舱与 Dragon 太空舱竞争 NASA 的商业载人计划合同。截至 2022 年 8 月,SpaceX 和波音公司的太空舱产品均获得了近 50 亿美元的合同,但波音公司仅赢得了 6 次任务,而 SpaceX 则赢得了 14 次任务。


Starlink的竞争对手 


Amazon

亚马逊的Kuiper计划始于2018年,计划部署3200颗卫星组成的星座,位于低地球轨道,以增加全球宽带接入。美国联邦通信委员会(FCC)于2020年7月授予亚马逊运营这些卫星的许可。截至2023年7月,美国有超过1400人参与Kuiper计划的开发。亚马逊已通过商业提供商安排了77次重型发射,还有可能与蓝色起源公司有额外的选择,将这些卫星送入太空。预计首批两颗原型卫星将于2023年年中发射,该公司计划在2024年底开始为早期客户提供服务。


OneWeb

由 Greg Wyler 于 2012 年创立,前身为 WorldVu Satellites Ltd,旨在通过近地轨道卫星群建立宽带卫星互联网服务,类似于 Starlink 的雄心。OneWeb 的与众不同之处在于,它主要针对企业、政府和航空公司,与当地 ISP 和移动网络运营商合作来接触消费者。2020 年,OneWeb 面临破产,但英国政府和印度企业集团的投资挽救了该项目,该项目总共投资了 10 亿美元。自那时起,OneWeb 重新崛起,成为创建覆盖全球的卫星互联网星座竞赛中的强大参与者,截至 2023 年 7 月,将超过 634 颗卫星发送到太空。


Astra

成立于2016年的低成本发射服务公司,为重量不超过600公斤的小型卫星提供轨道发射。其产品是 Rocket 4.0,每次发射成本约为 400 万美元。阿斯特拉还为卫星空间导航建造电力推进系统。2021年,Astra通过SPAC交易上市。



四、商业模式


SpaceX 有多种不同的收入来源,包括卫星发射合同和与 NASA 的其他有效载荷合同、星链订阅和太空旅游。发射活动提供来自美国宇航局等组织的长期合同。例如,2021 年 4 月,NASA 授予 SpaceX 一份价值 29 亿美元的合同,将于 2024 年将宇航员运送到月球。赢得大型长期合同使 SpaceX 能够投入资源来实现其多行星生命的愿景。


Starlink还通过个人订阅Starlink互联网服务来产生收入。这是一个资本密集型的业务,因为SpaceX不得不将成千上万颗卫星送入轨道。然而,卫星将达到饱和点,届时Starlink将变得自给自足,并可以通过订阅收入赚钱,而无需再次发射新卫星。SpaceX商业模式的几个组成部分有助于其扩展能力,如可重复使用性、成本效率可靠性和垂直整合。


五、经营状况


从 2010 年代初开始,SpaceX 的猎鹰发射产品就受到了巨大关注。从 2012 年的仅两次发射增加到 2022 年的 61 次发射。到 2018 年,SpaceX 占据了全球卫星发射市场 65% 的份额。据估计,SpaceX 每次发射猎鹰 9 号的收入为 6000 万美元(或重复使用的助推器为 5000 万美元),该公司的收入可能会从 2012 年的约 1.2 亿美元增长到 2021 年的 15 亿美元以上。



自从 Starlink 向公众发布测试版服务以来,在不到三年的时间里,它已经吸引了超过 150 万订阅者。从 2021 年最初的 1 万用户增加到 2022 年初的 14.5 万,再到 2022 年 12 月的 100 万,到 2023 年 5 月的 150 万。其目标是提供全球互联网覆盖目前,星链已将近5K颗卫星部署入轨,覆盖全球60多个国家。2023 年 3 月,据报道,超过一半的在轨活跃卫星属于星链星座。


六、公司估值


2022年5月,SpaceX完成17亿美元的融资,估值达到1,270亿美元,并在2023年7月通过现有投资者的股份出售,公司估值达到1,500亿美元。


截至2023年8月,SpaceX总融资额达到98亿美元。2021年SpaceX的营收为16亿美元,这意味着其在2022年5月估值为1,270亿美元时的PS约为80倍。


SpaceX 的大部分估值可能来自对星链的假设。星链具有较低的可变成本和巨大的收入潜力。即使 2023 年 5 月宣布 Starlink 订阅用户数量达到 150 万,但 Starlink 每月 130 美元的基本计划意味着 ARR 超过 23 亿美元。如果 SpaceX 和 Starlink 能够在 2025 年实现 4000 万用户的目标,那么 Starlink 的 ARR 可能会超过 620 亿美元。


七、总结


2001 年,埃隆·马斯克 (Elon Musk) 确信殖民火星和创造星际生命的重要性,随后在2002年创立 SpaceX。在了解到使用现有火箭技术无法实现此目的后,马斯克决定创办一家公司,为此目的制造自己的火箭。该公司的可重复使用猎鹰火箭系列取得了成功,显着降低了发射进入轨道的成本,其下一个重大里程碑是 Starship 产品,该产品将于 2025 年底开始执行月球登陆任务。其未来的成功将取决于其保持成本效率、吸引和留住技术人才以及将星链打造成盈利业务的能力。



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