商业火箭的星辰大海
基础概念
火箭是采用火箭发动机向前推进的飞行器。火箭发动机不同于飞机、汽车上的发动机，它自身携带氧化剂和燃烧剂，不依赖外界工质，可在真空中工作，因此既可以在稠密大气层内工作，也可以在外太空飞行；而飞机、汽车上的发动机自身只携带燃烧剂，氧化剂靠吸入空气中的氧气，只能在大气层内飞行。
航天活动的主要场所为太空，包括人造卫星、月球探测器、火星登陆器等等，而太空是指地球大气层以外的宇宙空间，太空飞行要进入没有大气的太空环境，只能采用火箭发动机，因此，运载火箭是实现太空飞行的唯一交通工具。
太空与大气层空间的区分以人造卫星离开地面的最低高度100km 为界。物理学家将大气分为 5 层：对流层（海平面至 10 千米）、平流层(10～40 千米)、中间层(40～80 千米)、热成层(电离层，80～370 千米)和外大气层(电离层，370 千米以上)。地球上空的大气约有 3/4 在对流层内，97%在 平流层以下，平流层的外缘是航空器依靠空气支持而飞行的最高限度。人造卫星的最低轨道在热成层内，其空气密度为地球表面的 1%。近些年来，趋向于以人造卫星离开地面的最低高度 100km 为外层空间的最低极限界限。
技术指标
运载火箭的主要技术指标有运载能力、入轨精度、可靠性和发射成本。
运载能力是指运载火箭能够送入到预定轨道的有效载荷的质量。它随着预定轨道的高度和倾角的增大而减小，一般运载能力用可运载的质量及相应的轨道高度来描述，如 200kg/700km 是指运送到 700km 高度轨道的运载能力为 200kg。常用的轨道名称包括 LEO、MEO、GEO 和 SSO 等。
运载火箭的入轨精度是指有效载荷实际运行轨道和预定轨道的偏差。该偏差主要取决于控制系统的精度和采用的控制方法。
运载火箭的可靠性一般采用百分比来衡量。例如可靠性 0.97，是指 100 次发射有 97 次成功，可靠性不是试验出来的，而是考虑了各种产品可能出故障的概率计算出来的。
运载火箭的发射成本一般用发射一次的成本来衡量。该成本包括运载火箭的研制与生产成本、运载火箭的发射成本、运载火箭的测控成本。衡量卫星发射成本，一般采用单位质量发射价格，例如 3 万美元/公斤。
火箭的分类
按用途分类：民用以运载火箭为主，军用以弹道导弹为主。按照用途分类，火箭可分为卫星运载火箭、军用火箭、探空火箭、防雹火箭等。
按发动机分类：大型火箭常用液体动力，小型火箭常用固体动力。按照发动机分类，火箭可分为固体火箭、液体火箭两类，另外还有固液混合火箭，其中固体火箭发动机多用于军用，液体火箭发动机多为民用，但随着中国商业航天的兴起，固体火箭逐渐应用于商业航天发射，成为了军转民的典范。
固体火箭发动机与液体火箭发动机相比较，具有结构简单，推进 剂密度大，推进剂可以储存在燃烧到中常备待用和操纵方便可靠等优点。缺点是“比冲”小（比冲指 发动机推力与每秒消耗推进剂重量的比值）。固体火箭发动机工作时间短，加速度大导致推力不易控制，重复起动困难，从而不利于载人飞行。固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机，以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。
液体火箭发动机的优点是比冲高，推力可调节范围大（单台推力在 1 克力~700 吨力）、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等。液体火箭发动机主要用作航天器发射、姿态修正与控制、轨道转移等。
按规模分类：大、中型运载火箭为主力按照规模分类，火箭可分为小型运载火箭、中型运载火箭、大型运载火箭、重型运载火箭等，主要区分标准采用了近地轨道（轨道高度小于 2,000KM）运载能力。
按级数分类：2~4 级运载火箭为主，捆绑的助推器算半级。按照级数分类，火箭可分为一级火箭、二级火箭、三级火箭和四级火箭。理论上火箭技术可以更多，但由于可靠性会大大降低，所以更多级的火箭并不常用。仅采用一级火箭很难达到第一宇宙速度， 由于受到火箭发动机比冲和火箭结构水平的限制，用单级火箭通常难以达到第一宇宙速度，因此卫星运载火箭一般为 2~4 级。
多级火箭有三种组合形式：串联、并联和混合式。串联式火箭沿轴向连接成一个整体，结构紧凑， 气动阻力小，发射设备简单。并联式火箭又称捆绑式火箭，各级沿横向连接，长度短，发射时所有的发动机可同时点火。并联式火箭的缺点是箭体横向尺寸大，发射设备复杂，费用高。在相同起飞重量的前提下，并联式火箭的运载能力稍低于串联式火箭。串联和并联同时使用的组合方式称混合式，它兼有上述两种方式的优点和缺点。混合式多级火箭中，一般采用多个助推器与一级发动机并联，助推器因在第一级火箭飞行的半路上关机，所以只能算它是半级火箭，因此混合式多级火箭往往叫一级半火箭、两级半火箭等。
按发射方式分类：塔架发射为主流，车载发射、空中发射迅速发展。火箭的发射方式有多种，目前最为常见的火箭发射均为塔架发射，车载机动发射、空中发射将成为新的发展方向。
塔架发射是目前的主流发射方式，主要用于大型液体运载火箭，包括美国的猎鹰9号大力神运载火箭等。
车载机动发射不依托塔架，使用较为灵活快捷，主要用于军用火箭（弹道导弹），固体运载火箭也可由车载机动发射，主要包括中国 的长征11号、快舟1号运载火箭。空中发射具有更好的快速性、机动性和灵活性，并可以提高火箭的运载能力。
空中发射可用于发射小型固体运载火箭，世界首架“平流层发射”巨型双身飞机能将火箭运送到 3 万英尺以上的高空发射，最早 2019 年试飞。
运载火箭产业链
运载火箭的研制流程可分为运载火箭总体设计、分系统研制、分系统验收、总装集成与测试四个阶段。
目前，运载火箭总体单位对分系统供应商具有较强的牵引作用，分系统供应商难以向总体单位提供货架产品供其挑选，而是按照总体提出的需求进行新品研制。未来，随着运载火箭总装集成商的增多与竞争加剧，分系统供应商有望获得更多的话语权，提供批量生产的货架产品供下游选用。
运载火箭的产业链主要分为三部分，上游是基础材料和元器件等，包括运载火箭结构、发动机所用的金属材料、复合材料等，以及电子设备所需要的元器件等；中游是分系统研制，包括火箭的箭体结构、发动机、电子设备等，产品为运载火箭的各个分系统；下游是总装集成，一般运载火箭的总装集成与总体设计为同一企业，包括总体设计、总装集成与测试，产品为整箭。
运载火箭成本构成
发射运载火箭的费用包括运载火箭的制造成本、占用发射场费用、测控费用和保险费用等。对于运载火箭本身而言，除去研制成本外，其批量生产之后的主要制造成本体现在火箭发动机、箭体结构以及运载火箭上的各类电子设备三大部分。
液体运载火箭：根据美国联合发射联盟公布的数据，中型液体运载火箭的主要成本构成为三大部分：发动机、结构、电子设备，其中，运载火箭的第一级成本构成中，发动机占比达 55%，结构占 比为 22%，电子设备占比为 9%；第二级成本构成中，发动机、结构、电子设备占比相当，约为 28% 左右。其他设备包括线缆、操纵机构等，占比较低。对于大型、重型运载火箭，发动机和箭体结构占比将更高；而对于小型运载火箭，电子设备占比将更高。
固体运载火箭：固体运载火箭的主要成本构成与液体运载火箭类似，与液体运载火箭相比，固体 火箭的箭体结构较为简单，需要燃料贮箱，因此固体运载火箭的发动机、电子设备占比相对较高，结构系统占比相对较低。
运载火箭技术发展方向
重型化是民用航天的不懈追求。重型运载火箭体现一个国家航天技术水平的实力，各国都在积极发展运载能力更强的重型火箭， 以保持在太空探索方面的优势。上世纪苏联的“能源”和美国的“土星 V”运载火箭近地轨道运载能 力都达到 100 吨级，但目前全球已没有这一量级的超重型运载火箭。美国为了继续保持航天技术在世界上的绝对优势地位，2010 年，美国宇航局提出了 2025 年实现载人登陆小行星、2030 年载人登陆火星并安全返回地球等宏大计划，并因此开始研制更大运载能 力的重型火箭 SLS（太空发射系统），发射重量在 3000 吨左右，低轨运载能力将达到 130 吨。俄罗斯为了继续保持航天强国的优势地位，俄罗斯航天国家集团公司决定以苏联航天飞机所用的 火箭技术改进现有火箭发动机，在今后 5 年至 7 年间研制出近地轨道运载能力达 160 吨的超重型运 载火箭，这将是全球最大的运载火箭。我国重型运载火箭进入先期关键技术攻关、方案深化论证阶段，计划命名为“长征九号”，于 2028 年至 2030 年首飞，满足未来载人登月、建立月球基地等方面的需求。相比目前最大推力的长征五号运载火箭运载能力为 25 吨级，长征九号的运载能力将大幅提升，近地轨道运载能力或将达到 140 吨。
低成本化是商业航天催生的迫切需求。商业航天盈利的需求本身对低成本有极高的要求，近期一大批近地轨道卫星星座运营计划的出 现，都将促使发射服务低成本化。实现运载火箭的低成本有多种途径，一方面，运载火箭批量生产本 身就可以降低其成本，另一方面，美国 SpaceX 采用火箭回收技术实现低成本，我国也在探索火箭回 收技术途径，最后，靠牺牲一些火箭的可靠性，采用一些工业级器件、商用器件来制造火箭，也是一条可选途径。
快速专用化主要满足军事航天的战术需求。快速响应是卫星星座快速投入运营所需要的，另外，一旦有卫星出现故障，需要迅速补星，也对 火箭的快速响应提出了高要求。美国空军最早提出“太空快速响应”概念，主要用于军事应急。我国快速专用化运载火箭主要是采用固体运载火箭技术途径，快舟系列运载火箭可以迅速从储存状态取出发射执行任务，长征 11 号则用 24 小时完成准备。
运载火箭市场规模
2012-2017 年全球世界运载火箭发射次数为 78-94 次，卫星发射市场空间保持在 55-60 亿美元 之间，基本保持稳定。2018 年是商业航天的元年，全球的商业航天风生水起，各国都在这场商机中发力。根据火箭发射“三巨头”的规划，2018 年全球火箭发射次数在 110 次以上，其中仅中国便计划发射 40 余次。可见，在下游卫星发射需求的带动下，全球火箭商业发射市场正在迎来爆发式增长。
据美国航天基金会发布的报告显示，2015 年全球商业航天市场规模已经达到 2455 亿美元的规模，2016 年和 2017 年商业航天发射活动热闹依旧，2017 年商业航天市场规模达到 2668 亿美元。预计 2018 年商业航天市场规模将达到 2900~3000 亿美元。根据市场预测，到 2020 年全球商业航天市场将超 1.7 万亿元规模，中国市场包括运载火箭、卫星应用、空间宽带互联网等将达 8000 亿元。
美国原本是俄罗斯商业发射的最大客户，受制于美国商业发射的发展，俄罗斯商业发射收入以及市场 占有率严重缩水。欧洲商业发射收入缓慢上升，市场占有率变化不大。未来随着中国商业航天的发展， 中国的商业发射将成为新引擎带动全球商业发射收入增长。
美国运载火箭发展历程
美国的商业航天发展全球领先。在航天工业方面，美国一直是行业巨头，拥有全球最尖端的技术产品、最完备的产业链以及一大批经验丰富的人才梯队，这些都为美国商业航天的迅速崛起提供了现实基础。
美国运载火箭产业经了从多方混战、政府垄断、巨头竞争、巨头垄断再到开放竞争五个阶段，每个阶段的转变都由政府主导，政府政策对运载火箭产业影响非常大。
多方混战阶段，政府、军方、 企业共同参与运载火箭竞争。
政府垄断阶段，航天飞机独步天下，运载火箭发展陷入停滞。上世纪七十年代，为支持航天飞机 项目，美国政府要求所有载荷都用航天飞机发射，停用其他运载工具。八十年代初期，美国运载火箭 生产线逐步停产，NASA 的航天飞机在发射市场处于垄断地位。
巨头竞争阶段，波音、洛马展开激烈竞争。1986 年，挑战者号航天飞机失事导致航天飞机发射 暂停，运载火箭产业逐渐恢复。1995 年，美国国防部开始实施 EELV 项目，资助了波音、洛马两家公司，步入了两巨头竞争阶段。
巨头垄断阶段，ULA 垄断市场。德尔塔和宇宙神占据了美国卫星发射市场的 80%以上，但 2005 年左右卫星发射需求严重不足，在联邦政府的支持下，波音和洛马于 2006 年成立合资企业 ULA，独揽美国空军、NASA 和其他政府机构的火箭发射项目。ULA 在 2006 年至 2016 年的时间里，一直垄 断着美国军事卫星发射，直到美国空军在 2016 年向 SpaceX 授予 GPS 卫星合同。
开放竞争阶段，私营航天企业 SpaceX 大获成功，商业化大幅降低成本。由于 ULA 垄断导致发射成本急剧上升，在美国政府政策支持和 NASA 技术支持下，美国私营航天企业 SpaceX、轨道 ATK 公司大举进军商业发射市场并获成功，其中 SpaceX 近五年占据了近 40%的市场空间。
我国运载火箭发展历程
长期以来，中国航天科技集团为中国运载火箭的唯一生产商。随着商业航天的兴起，中国航天科 工集团依靠自身导弹工业基础迅速切入了小型运载火箭研制序列，民营航天企业也开始成立并开展了 小型运载火箭研制。预计未来，我国也将复制美国的道路，运载火箭全产业链将现央企民企共存。
传统格局，中下游以航天科技集团为主体，其他企业参与上游配套。
当前格局，中下游以航天两大集团为主体，民企参与产业链两头。在美国 SpaceX 等一批民营航天企业获得成功的带动下，我国航天产业也发生了重大变革：一方面，航天科工集团高举商业航天旗帜，进军运载火箭和卫星制造领域，且具备完整的运载火箭产业链；另一方面，零壹空间、蓝箭航天也积极进入运载火箭领域，目前只是集中在产业链最下游， 尚不具备全部分系统研制能力，部分分系统需要从军工央企采购。
竞争环境
航天科技集团和航天科工集团共同组成了我国运载火箭领域的国家队。其中航天科技集团是当之 无愧的主力军，旗下的长征系列火箭可以实现从小型到重型、从固体到液体火箭发动机、从串并联式 到串联式全谱系覆盖。航天科工集团旗下的快舟火箭（一号、十一号等）是小型固体发动机火箭，主 打近地轨道发射任务。此外，近年来我国涌现出零壹空间、蓝箭航天、星际荣耀等一批民营运载火箭企业，虽然都处于成长初期，但其研制周期极短，成长速度惊人。
近年来，我国卫星发射频率快速上升，火箭发射次数屡破记录。据维基百科数据，截止 2018 年 7 月 31 日，我国共发射火箭 297 次，其中 2018 年已成功发射 22 次，全年发射次数将创历史新高， 有望突破 40 次。长征系列火箭 2018 年计划执行 35 次发射任务，肩负了北斗组网、嫦娥探月等重点 项目，任务量饱满。而快舟十一以及一系列民营火箭的年内首飞有望给我国商业航天提供更多的选择， 在提升低轨运载能力的同时，进一步降低发射成本。
投资机会
1.跟紧国家队
2.关注低成本火箭
3.关注民用级产品
文章来源：华创青舟新消费
END
中东土豪怒砸3000亿美金，连中国球迷都“倾家荡产”去了，到底图了啥？
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