中国民营航天公司把展台开到范堡罗去了,是忽悠还是靠谱?
7月16日,两年一度的世界最顶级航空航天博览会 - 英国范堡罗航展拉开大幕。今年的展会出现了以零壹空间为代表的中国民营航天企业的身影。这家企业今年5月刚刚进行了国内民营航天企业的首次火箭飞行试验,并计划在年内发射首颗卫星,再争一项国内第一!
今年5月,零壹空间研制的OS-X火箭点火升空
他们的出现,给展会带来了一阵清风,但也引发了一些质疑。民营航天企业口中的宏图大略,究竟是充满机会的风口,还是圈钱圈地的忽悠?
今天,我们就从机遇、需求、成本和瓶颈这几个角度,简单分享一些想法,期望能帮助有意投资或者投身民营航天的朋友做出判断。
机遇“白菜化”的航天技术
说起民营航天,大家第一个想到的应该是马斯克创立的SpaceX(美国太空探索技术公司)。这家企业不但已经常态化开展商业航天发射任务,而且旗下已经拥有目前全世界运载能力最强的火箭 - 猎鹰重型。这款火箭能够将超过60吨重的物体送入环绕地球飞行轨道,其运载能力几乎是第二名的2倍。
猎鹰重型火箭
马斯克的猎鹰系列火箭之所以能取得成功,很大程度是站在了巨人”的肩膀上,而“巨人”正是NASA(美国国家航空航天局)、波音、洛克希德马丁等美国“航天国家队”,甚至还包括向美国转移了不少技术的前苏联航天研究机构。过去几十年,这些机构在急于打赢冷战的国家全力支持下取得了丰硕成果,实现了包括登月、航天飞机在内的壮举。
这些技术看似雄伟,背后却是天价成本。据统计,美国阿波罗登月计划仅仅进行了6次月面着陆,却耗费了美国全部科研经费的20%,其中仅仅研制发射登月飞船的土星5号巨型火箭的支出就足够买下整个美国海军。显然,这样的“烧钱”方式是无法持续的,因此冷战结束前后,“国家队”封存了大量的科技产品。
土星5号能够将140吨的物体送入太空,是现今最强火箭猎鹰重型的2倍多,而成本却是天价,上世纪80年代以后就不再使用
然而,自上世纪90年代开始,一场不期而至的“白菜化”变革悄然揭幕,那就是信息技术突飞猛进的发展。根据摩尔定律,单位支出能买到的计算能力,将每隔18-24个月翻一倍以上。这一规律作用在航天领域,就是原本“国家队”才有能力进行的复杂计算,现在小型机构甚至个人都可以完成。因此,火箭和卫星可以变得更可靠、更简单、更轻巧,一些以往不大可能实现的目标,如今已经变得切合实际。
登月宇航员说,自己一小步,是人类一大步。然而如今大家用来阅读这篇文章的手机,就已经有资格议论这一大步 - 它的计算能力,已经可以满足阿波罗登月项目的全部需求!
例如,马斯克研制猎鹰火箭时,为了控制成本和时间,使用了比较成熟但推力指标不十分突出的发动机;而猎鹰重型火箭起飞重量高达1421吨,因此需要多达27台发动机才能起飞。
在以往,这种使用多台发动机的设计是不受推崇的,因为只要其中有一台异常,整个发射就很可能功亏一篑。苏联就因为采用类似设计的N1巨型火箭屡射屡败,不得不将载人登月的头筹拱手让于美国。
造型个性的苏联N1火箭,它需要30台发动机同时工作才能起飞,而相比之下美国土星5号只需要5台。发动机数量越多,出现问题的概率就越大,但如果每台发动机都足够可靠,数量多也不算问题。只是在上世纪6、70年代,这种美好愿望是不现实的
然而时过境迁,马斯克依靠总结经验和借助信息技术开展设计,显著提高了每台发动机的可靠性,同时也改进了控制方案,做到即便个别发动机故障也不会影响整体任务。猎鹰重型火箭的成功试射表明,马斯克的构想是完全可行的。
在中国,航天技术“白菜化”的趋势也在发生。以零壹空间今年5月发射的OS-X火箭为例,上面就出现了减阻杆、箭上设备通过wifi通信、低成本燃料、大气层内机动飞行、控制设备瘦身等“黑科技”。以往,它们都是中国航天“国家队”的专利,但随着军民融合的深入,一部分技术被转让到了民营航天领域,与后者出色的计算与应用能力结合,为客户提供前所未有的解决方案。
“你出钱,我提供实验室”也是商业航天的一种业务模式。OS-X是一款定位为科研试验平台的火箭,可以根据客户需要搭载不同类型的载荷,开展大气层内高速飞行以及部分太空飞行试验
零壹空间计划在今年底使用另一款产品OS-M火箭完成卫星发射任务
得益于航天技术“白菜化”,目前将1公斤重量发射入轨的成本只有1万美元左右(不到10万元人民币)。很显然,稍微有些实力的机构、企业甚至个人都可以借此参与到航天中来,从而彻底打开了人们探索和利用太空的脑洞。
市场“批发化”的火箭卫星需求
“白菜化”之后的航天技术,有什么用呢?
举个例子。2014年3月8日,马来西亚航空MH370航班在从吉隆坡飞往北京途中神秘失踪,其主体下落至今仍然是一个谜。那次事件以后,世界范围内加强民用航班监控的呼声日渐高涨。目前人们主要通过地面接收机接收航班发出的ADS-B信号来实时监控后者高度、速度、航向、位置等信息。这一信号只能直线传播,因此当飞机位于大洋、沙漠、山区等偏远地区时,就有可能因为飞出接收站视线范围而无法被监控。
如果把接收机安装在飞机上方的几百公里处的卫星里面,然后一大群卫星组成一个覆盖全球的监控网络,那么飞机将无处藏身。美国加拿大合资的Aireon公司与全球著名的低轨卫星通信公司铱星合作,已经开始将ADS-B接收机装上铱星用于监控客机,目前试验进展良好,整套系统有望在年内开始运行。
Aireon提供的星载ADS-B系统示意图
这类太空ADS-B接收机的重量可以控制在几公斤范围内,因此很容易就能够安装到铱星上面。铱星的主业是通信,而现在居然能够兼职监控客机,获取更多收入!这就是航天“白菜化”的力量。
民航监控只是一个例子。对地观测也值得一提。我国多方出资研制的吉林一号商用遥感卫星,对地观测分辨率优于1米,已经与冷战时代的专业侦察卫星相当,而重量只有几十到几百千克不等,是后者的1/10。完整的吉林一号系统由138颗卫星组成,可以10分钟为间隔获取全球任何地点的图像,为国土普查、环境和天气监测、抗洪抢险、抗震救灾、森林消防等多项应用提供前所未有的强大支持。
吉林一号拍摄的机场、北京南站。只要不是敏感目标,世界各地的卫星图像都可以买到
除了通信、航班监控、对地观测,卫星还有可能开展制药、冶炼、科学观测、地球环境监控甚至科普等多种任务。可以说,发射卫星这门业务,已经像开张的菜场一样,热闹起来了。
今年两会期间,中国航天科工集团四院型号总设计师胡胜云代表表示,“未来几年(我国)商业航天市场规模达到三五百亿元问题不大。”
由我国中学生参与研制、以科普实验和教育为主要用途的八一小卫星
可问题来了,期望发射卫星的人不少,但火箭的排期好像不太令人满意。仅仅SpaceX一家,目前已经排满了至少未来1 - 2年的发射任务。为什么不能多安排一些发射及时满足大家需求呢?
关键市场需要“快递小哥”
撇开SpaceX这条搅动市场的“大鲇鱼”,目前在全球范围内,航天“国家队”仍然是发射的主力,民营航天企业处于起步阶段。
无论美国、欧洲、俄罗斯、中国……“国家队”都有共同的特点:1、需要承担大量最尖端航天技术的研发和关键性的发射任务,例如对地球和月球以外天体开展探测、研究全新航天动力、建造发射空间站核心舱段等;2、受冷战惯性影响,所使用的火箭商业化程度较低、成本较高、准备时间长,一年进行2、30次发射已经接近极限;3、机构在运作上受体制限制,难以灵活地根据市场需求进行调整。
美国波音、洛马等“国家队”成员研制的火箭,每次发射报价高达几亿美元
2018年,中国航天“国家队”计划进行36次发射,同比增加125%(2017年16次),这已经接近当前能力极限,很难匀出精力进行其它发射了
如果用日常生活中的场景来类比,那么航天“国家队”类似于国家邮政,拥有强大可靠的运力,特别适合执行重大任务,但从运作机制到软硬件设备,这样的队伍并不完全适合在平日里帮大家送快递的(至少目前如此)。就像快递业务是随时随地走街串巷的小哥和三轮车的强项一样,那些时效性强、重量小、数量多的卫星发射任务,更适合由“短平快”的民营企业完成。
而SpaceX的猎鹰9号火箭,性能甚至强于“国家队”产品,目前每次发射报价只有约5千万美元,而且未来将不断降低
今年5月零壹空间发射的OS-X火箭,头部携带了中国航空工业集团某单位委托搭载的试验装置。类似合作,双方从首次接触到完成发射,周期可以控制在10个月之内,非常灵活快捷
因此,包括零壹空间在内的不少民营航天企业,都喊出了类似“航天技术平民化”的口号,期望通过技术革新和规模化制造,在保证可靠性的前提下降低航天成本、提高发射频次,让火箭就像地面与天空之间的快递小哥一样,为最广泛的机构、企业和民众服务。
挑战民营航天的火箭需要“燃料”和“点火装置”
民营航天看起来前景广阔,然而也像其它领域一样,需要克服困难战胜一些挑战,而这正是外部扶持的必要性。
例如人才方面,一个相关专业毕业生一般至少工作3、5年之后,才能成长为独当一面的技术人员。然而我国院校长期以来以“国家队”需求为主导,人才数量和培养方式与民营航天企业的需求都有一定距离,而即便现在就做出调整,也还需要若干年才能显现出效果。目前民营航天已经处于发力阶段,人的问题该怎样解决?只能与“国家队”争抢,还是可以另辟蹊径?值得探索。
北理工学生在零壹空间参观
市场方面,如前面所述,不少企业机构已经认识到商业航天的巨大应用潜力,但这种认知还不够普及,绝大多数普通人没有意识到,即便就是公司跨地区直播年会、一座城市监控几天的天气或者环境变化、一所中学开展一次科普教育……都可以租用甚至购买航天资源。没有认知,就没有订单。
然而,认知不是靠空谈建立起来的,必须拿出实证;而成功的实证,将能够吸引更多参与者,通过规模效应进一步降低成本,实现良性循环 - 因此,启动性的实证非常重要,市场需要尽可能多愿意吃螃蟹的人。
此外,在技术的获取和转让、发射流程、场地使用等方面,也都有可以提高的空间,需要逐一落实。
资料:我国长征5号运载火箭
结语
一个理想的可投资领域,一般都具备良好的市场前景、可控的成本、但同时也有相当挑战(挑战能帮助投资的价值实现最大化)。无疑,航天市场是符合这些标准的,因此应当让更多人知道,这是一个值得关注和投资的领域。
当然,就像其它任何行业一样,可以投资和参与,不代表里面不存在投机、圈钱、不务正业之类的“旁门左道”甚至“歪门邪道”,对此参与者一样应该保持警醒。
中国民营航天企业在世界展会上亮相,好事。期望看到更多。
利益相关
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除此以外双方无利益交换
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