为什么说「商业化」是航天的必由之路？| 险峰聊聊X火箭篇
本篇是险峰商业航天系列的第二篇，按惯例先抛几个问题：
1、火箭在整个商业航天市场中的占比很小，但为什么大部分风险投资却都流向了这一领域？
2、我们总看到民营火箭发射失败的新闻，民营公司的技术到底如何？
3、为什么中国商业航天领域会有所谓的「固液之争」？
4、为什么说「商业化」是航天产业的必由之路？
这个2022的秋日里，让我们一起来聊聊火箭，聊聊商业航天的现状和未来。
2014年诺兰的满分神作《星际穿越》里，地球陷入末日危机，人类面临肆虐的沙尘暴和大饥荒，眼看走向灭亡，只能向外太空寻找新的家园……
最终，引力方程被破解，爱和人性战胜了一切，全人类因移民太空而获救。
诺兰用一个peace & love的结尾，讨巧地实现了最后的大团圆，却把他真正想表达的意思，藏在一段不起眼台词中：
剧中的人类早早放弃对外部资源的求索，从此走上了内卷的不归路，即便没有后来的自然灾害，其最终命运也早已注定。
“不要温和地走进那个良夜，老年应当在日暮时燃烧咆哮，怒斥，怒斥光明的消逝”。
纵观今天太空探索领域，全球也只剩下中美两个选手，背负着人类命运孤独前行。
火箭是一门怎样的生意？
整体来看，今天全球商业航天基本上只属于两强的竞技场。
自2012-2022的10年间，全球商业航天中3/4的风险投资都来自于中美两国，遥遥领先于英国法国印度等一众传统或新兴航天大国。
（图：中美两国占据了总投资的3/4；数据来源：Space Capital）
从垂类来看，2021年全球航天市场总规模约为3860亿美元，这里面的大头是卫星，占比72%（约2790亿美元），剩下部分除去测运控，最后才是火箭，大概只占3%-5%，因此火箭的实际市场规模其实要比卫星小得多。
但与之相反的另一个数据是：过去十年，全球VC对商业航天的投资中，70%都流向了火箭制造与发射领域。
这两个看起来矛盾的结果，其实也很容易理解：要想富先修路，火箭是整个航天产业最重要的基础设施，没有足够数量的火箭，其他一切的太空服务都是不存在的，就像当年没有大型帆船，人类也到不了新大陆。
因此，火箭发射虽然只占了几个点，却是一个强势的卖方市场，尤其是在中国。
究其原因，这几年中国的航天产业飞速发展，国家每年立项的卫星、飞船和空间站任务越来越多，而火箭运力和发射场都有限（目前只有四个：酒泉、太原、文昌、西昌），这里面还能对外提供商业服务的就更少了，导致下游很多卫星公司都需要排队等发射，一般6-12个月起步，所以哪怕是用静态眼光来看，火箭的潜在市场需求也是非常确定的。
此外，火箭也是典型的供给拉动型行业：先要有足够的供给，才会诞生各种应用和需求。
举个例子，京沪高铁刚修通的时候，一张票五百多块，车厢也坐不满，当时就有声音质疑是不是我们的高铁计划太激进了，但10年过去，京沪高铁已经成为中国最繁忙的线路之一，甚至已经在讨论是不是要再修一条京沪二线。
所以这类偏基础设施的产业，供需都会有一定滞后性。比如当初也有人质疑马斯克搞星链是画饼，属于“没有需求就自己创造需求”，但今天SpaceX年营收已经30亿美元了，星链之外还开发出了太空旅游业务，把4位普通人送上了太空。
因此，只要能把火箭的价格降下来，即使马斯克自己不做星链，也会有其他人来做类似的业务，而新需求会反过来刺激火箭公司继续降本增效，整个正循环也就运转起来了。
多说一句，去年以前，舆论普遍还认为星链是个花架子，没什么实际意义，直到2021年12月，中国空间站两次紧急规避星链碰撞的新闻被爆出，很多人才意识到星链潜在的军事作用。
特别是2022年俄乌冲突爆发，马斯克高调宣布星链将为乌克兰政府提供一切网络支持，这也成为商业卫星在军事领域的首次亮相。
事实证明，在地面通讯已经被切断的情况下，乌军依然可通过星链进行战场沟通，指挥无人机打击俄罗斯坦克和水面舰艇部队，引导精确制导武器攻击关键军事目标。
一个弱国可以凭借一家商业公司（而非国家）提供的信息服务和超级军事大国打的有来有回，这在人类历史上是从未出现过的，可以说商业卫星已经彻底改变了现代战争的游戏规则。
去年我们在《SpaceX看好的小卫星星座，带给中国商业航天哪些启示？》一文中也曾提到，随着单位卫星数据成本的降低，全球对「高分辨率图像数据」的需求会持续扩大，这一块将成为未来卫星市场的主要增量。
对于俄乌战争这类局部冲突，只需要200颗遥感卫星，就能做到每天在同一个地方拍摄两张高清照片，这个时候战争的形态其实已经发生了改变，交战双方都属于“开图”的状态——我知道你的所有部署，你也知道我的所有部署，后面就看谁的导弹火箭弹更多、打得更准了。
（图：中国“海丝一号”SAR卫星曾拍到安多诺夫机场附近俄军集结；资料来源：天仪研究院）
可以想象，如果未来有足够多的遥感卫星，那么南海上任何一艘军舰调动、任何一架飞机起飞，都可以进行实时跟踪；哪里森林发生了火灾，在刚冒出一个起火点的时候，就可以及时扑灭。
而这些愿景的实现，全部有赖于火箭成本的降低。事实上，中国作为电子制造业大国，中美在卫星制造方面的差距并不太大，我们最大的短板就是「投送能力」——也只有补齐了火箭这块短板，把足够多的卫星低成本地送上天，我们才能登上下一个文明等级的台阶。
为什么说「商业化」是航天的必由之路？
在传统观念看来，航天由政府主导似乎是天经地义，然而从成本和效率来看，「商业化」却是近年来全球航天业演化发展的「共识」。
以美国为例：在1960年代美苏太空竞赛的背景下，为集中力量推广自家的航天飞机项目，美国政府曾一度利用行政手段，强制要求所有太空发射任务都必须使用航天飞机。
至八十年代初期，美国各大火箭生产商纷纷因缺乏订单而停产，由NASA主导的“国营”航天飞机开始垄断全美发射市场。
不过，随着1986年挑战者号爆炸失事，航天飞机的经济性和安全性开始遭到广泛诟病，美国政府不得不宣布航天飞机退出商业发射市场；然而面对大量积压、等待发射的卫星订单，1969年就实现了载人登月的美国航天业，此时国内却再也找不出一家能发射火箭的商业公司了。
为激发市场活力，里根政府于80年代中期签署了《商业太空发射法案》，允许私营企业有偿为政府提供地外货运发射服务，同时暗中资助波音、洛克希德马丁等航空巨头研发火箭技术。
经过20年的发展，由波音、洛马开发的“德尔塔”、“宇宙神”系列火箭逐步占据了美国发射市场80%的份额，形成了「双寡头」的行业格局。
然而好景不长，获得垄断优势的波音和洛马，并未如NASA想象中一样选择互相竞争，而是各自出资一半，成立了一家名为「联合发射联盟（ULA）」的合资公司，两大寡头联手形成了新的价格同盟。
到90年代末21世纪初，面对波音、洛马的一次次联合涨价，NASA终于忍无可忍，开始有意识地扶植一批新兴的民营小型航天企业，今天我们熟悉的SpaceX、蓝色起源等公司，都是诞生于这一时代背景下。
自此，美国航天业也正式进入了百家争鸣、自由竞争的完全市场化时代。
美国商业航天发展历程
从实际效果来看，美国20年来推动「航天商业化」的最大成果，就是「大幅降低了发射成本」。
举个例子，传统航天飞机一次发射的成本约为5亿美元（含维修保养+耗材燃料等），但如果算上整个航天飞机项目的研发制造费用，分摊到单次发射里的综合成本高达17亿美元。
要知道这可是70-80年代的美元，当时的可口可乐市值也才41亿美元，相当于每两次发射就烧掉一家上市公司；此外，5架服役的航天飞机里最终坠毁了3架，导致14名宇航员丧生，如果把这些全部计算在内，真实成本已接近天文数字。
而后来双寡头时代的波音和洛马，尽管被各种诟病利用垄断地位不断提价，其单次发射报价也从未超过4亿美元。
相比之下，诞生于完全商业化时期中的SpaceX，旗下猎鹰9号火箭的首次发射报价仅为6200万美元，复用第二发5000万美元，相当于直接把价格砍到了1.5折。即便如此，SpaceX依然也还能保有40%以上的毛利率（首次发射成本5000w+二次复用成本1500w）
而这样的成绩，马斯克只用了十几年就做到了，除了美国庞大的航天人才储备和他本人出色的企业家才能外，市场化的巨大威力也可见一斑。
究其原因，商业航天和传统航天的运行逻辑非常不同。NASA的机制是项目制，“先有方案再批经费”——只要项目预算被国会通过，后续每一步花多少钱、怎么花，就都是定好的，各参与方只需要按部就班执行就好，这样的好处是一旦出问题，可以很清晰的追责，但缺点是不够灵活。
当年阿波罗登月的时候，NASA的口号是“Failure is not an option”（失败不是我们的可选项），而后来SpaceX则针锋相对的喊出了“If things are not failing, you are not innovating enough”（如果你没有经历过失败，说明你创新得还不够）。
技术上看，航天的迭代逻辑就是「以失败换创新」，再以创新换长期的成本下降、可靠性增长。比如有项新技术可以将某个部件成本降低30%，但是由此可能导致失败风险上升10%（未来改进后会下降），马斯克会认为这是门好生意，值得试一试，但在NASA体系下，工程师们却很难选择冒险。
从这个角度来说，尽管今天中国航天已经是全球第二，日益成为人类太空探索领域中不可或缺的中流砥柱，但在一些需要经历小型失败、快速迭代的技术创新领域，民营航天公司依然还有着非常大的发展空间。
固液之争：相同现实下的不同选择
简单来说，火箭和洲际导弹本质上是同一种东西（火箭是向上打，导弹是向前打），它们的共同“祖先”都来自二战期间德国的V2飞弹，使用酒精和液氧作燃料，因此第一代火箭无一例外都是液体火箭。
不过液体火箭有个缺点，就是燃料非常难保存（比如液氧需要零下183度），只能在发射前临时加注，因此这些导弹平时只能静静地躺在发射井中，一旦开战，很有可能被对手先手打掉。
于是冷战期间，固体火箭开始取代液体火箭逐渐成为主流。它的原理有点像“窜天猴”——就是预先把铝粉和其他氧化剂混在一起，整体浇筑在一个药筒里，平时可以由发射车或潜艇拉着到处跑。
这样的好处是随用随发、神出鬼没，不受地形和环境限制，且性价比极高（成本只有液体的1/10），但缺点是这种火箭只能「一烧到底」，发动机一旦点火，中途不能停车，也无法调节推力，所以不能做成可回收。
在SpaceX巨大成功的影响下，今天VC对商业航天有两个基本共识，第一是一定要做可回收（这样才能降成本），第二是一定要做大火箭（性价比更高，市场更大）。而中国的火箭技术由于也是源于军事，此前的技术积累主要在固体领域，因此现实之下，国内的创业公司也分成了两大流派：
一派的想法是先做固体，利用国内固体火箭的人才优势，迅速形成发射能力拿订单；由于国内火箭整体上是卖方市场，订单是不缺的，等有了源源不断的现金流，再集中力量搞液体可回收。
另一派的想法是，做固体未来不可避免地会和国家队直接竞争，创业公司不一定有优势，那不如弯道超车、一步到位，直接做液体可回收。
这就有点像打《星际争霸》，对面是一台超级电脑，一上来兵力和科技都是你的两倍，这时你是先暴兵，顶住第一波后升科技反打？还是直接跳科技，靠操作拖到高级兵种成型？
两种路线本身没有优劣之分，就像面对同一场比赛，同一种局面，不同选手也会有不一样的理解和打法。
比如险峰的两家被投企业，其中「深蓝航天」专注于液体火箭，是国内第一家成功完成公里级垂直回收试验的商业航天公司，技术水平大致相当于2014年的SpaceX，已经在今年连续完成了多轮大额融资；而2020年刚刚成立的「东方空间」，选择的则是“先固后液”，其研发的6.5吨固体火箭已进入商业准备流程，是目前国内民营航天公司在研运载能力最大的火箭，计划于2023年中发射。
固液之后，再向下分一层是「燃料选择」：
比如同样是做液体可回收火箭，燃料是烧液氢、煤油还是甲烷？也有三个不同的分支。
其中，液氢的燃烧效率最高（比冲极值532秒），但氢的问题是在高温环境中容易气化引发爆炸，对隔热的要求非常高，所以选择这条路径的商业公司并不太多。
相比之下，煤油和甲烷的燃烧效率基本一样（差距在10%以内）；技术难度方面，甲烷高于煤油（煤油只需常温保存）；使用成本方面，煤油又高于甲烷（煤油需要提纯，成本高且容易有残留）。
简单来说就是各有利弊，所以当年SpaceX也是选了“双修”的路子——既有使用煤油的“猎鹰”系列，也有使用甲烷的“猛禽”系列。
长期来看，如果只是在地球上承担发射任务，煤油基本上够用了；但如果要进行往返地球与火星之间的星际旅行，那么甲烷更代表着未来。
理性看待失败：不妨多一点耐心
从商业模式来看，火箭和发快递一样，都是要把一定量的载荷从A点送到B点，因此衡量火箭的指标主要有三个：
第一是「成本」，即要花多少钱送到；第二是「时间」，“下单”之后多久可以送到；第三是「可靠性」，能不能安全准确地送到。
从结果来看，目前民营航天的整体成绩确实不尽如人意——比如2021年，中国共发射火箭52次，成功了49次，其中的3次失败全部来自于民营火箭公司。
但是正如我们在前文中提到的，商业航天的基本逻辑就是用失败换成本下降，如果民营火箭公司只是按部就班把体制内的事情copy一遍，这样确实可以提高成功率，但又有什么意义呢？而如果创新太多，导致失败太多，市场失去信心融不到钱，这样的企业也很难走到最后。
因此作为民营火箭公司的创始人，需要不断在两者之间“踩钢丝”，反复平衡。这是一个非常痛苦的过程，因为在真正形成发射能力之前，公司的营收几乎是零，不仅要承受失败的风险，而且还要持续的融资投入。
造火箭和造车都属于高投入+慢回报的行业，不同之处是，火箭的集成度更高、难度更大，比造车还要难上一个数量级，需要更大体量的资金投入和更长的研发周期。
当年马斯克拿着从PayPal套现的1亿美金，也只够承受三次发射失败，如果第四次还是失败，公司就会直接破产。所以选择了科技创业，本身也就是选择了做难而正确的事，硅谷钢铁侠也是经历过那段人生的至暗时刻，才能一路走到了今天。
在这个过程中，我们其实也可以更宽容地看待那些中国航天创业公司的失败——道阻且长，不妨多一些耐心。