低调神秘的中国民营航天，王者还是青铜？
脚踏实地，仰望星空
前言
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本文原发于2021年4月24日
又到4.24中国航天日。无论是热火朝天的中国航天大会，还是一波又一波的纪念展望，今年航天日的主角依然是以航天科技和航天科工为代表的国家队。国家队是中国航天的中坚力量，在可预见将来也是承担空间站建设、星际探测等最重要任务的先锋。
相对于刷屏的国家队，中国航天另一支力量– 民营航天却相对低调。很长一段时间以来，它们除了偶尔发布一些试车进展和小型固体火箭发射成功的消息，更多时候处于隐居状态，内敛、神秘。
这种低姿态难免引发外界猜测，有人认为其原因是民营企业实力不济、“不好意思高调”；也有人认为原因是民营企业实力雄厚且运作体制灵活，国家把它们当作秘密武器给保护起来了。
那么，中国的民营航天企业究竟实力几何？与SpaceX为代表的世界一流航天民企有没有差距？差距在哪里？今天咱就基于公开资料，来聊一聊。
01
什么是民营航天企业
“确定对象范围”是所有讨论的前提，但偏偏“民营航天”是个宽泛话题。从业务上看，火箭、卫星、测控、电子、软件、材料、机械……与航天相关的几乎每个领域都有民营企业参与；从企业性质上看，纯粹的民企、中外合资、混合所有制、“国企小马甲”……不一而足。这要是方方面面全部照顾到，恐怕几十万字都打不住。
为了不让讨论失控，咱就简化工作，从社会最关注的领域火箭发射入手，参考SpaceX，将讨论范围限于完全民营、已经进行过入轨发射尝试、有明确低温液体火箭研发计划的企业。这样合计下来，讨论范围内的中国民营航天企业总共有3家：蓝箭、星际荣耀和星河动力。
低温液体火箭的代表 –SpaceX的猎鹰9号。低温液体火箭简单理解是使用了液氧、液氢、液态甲烷等一种或几种低温液体燃料或氧化剂的运载火箭，与之相对应的是常温液体火箭（例如使用偏二甲肼和四氧化二氮作为主要动力源的长征二、三、四号系列）和固体燃料火箭。现在国际一般认为低温液体火箭是商业航天的主要发展方向，原因咱以后有空聊~
02
几家中国企业的基本情况
确定了讨论范围，我们来看看几家企业的情况。熟悉这部分的读者可以直接跳到第三部分。
蓝箭航天成立于2015年，是国内最早成立的民营航天企业之一，也是首个尝试入轨发射的公司，2018年10月在酒泉发射了朱雀一号小型固体运载火箭，但遗憾火箭在最后飞行阶段出现异常，没有将卫星送入预定轨道。目前公司主打产品是朱雀二号中型液氧甲烷运载火箭，可将重达6吨的载荷送入近地轨道。根据蓝箭目前的新闻报道推测，火箭有望今年内发射。
朱雀二号火箭，图自蓝箭
星际荣耀成立于2016年，2019年7月以双曲线一号小型固体火箭成功实施中国民营航天企业首次入轨发射。目前公司主攻方向是可重复使用小型液氧甲烷运载火箭双曲线二号。这款火箭的低轨运载能力为1.9吨，计划今年首飞，并将于近期开始垂直起降试验。
双曲线二号火箭，图自星际荣耀
星河动力成立于2018年，于2020年11月成功发射谷神星一号小型固体运载火箭。目前公司的主要在研产品是智神星一号液氧煤油火箭，低轨运载能力5吨。火箭计划于2022年内首飞。
星河动力的谷神星一号固体运载火箭
而作为“对比标杆”的SpaceX早已大名鼎鼎。2002年成立，2008年首次成功发射运载火箭猎鹰1号，2010年研制成功目前的主打产品猎鹰9号，2018年又推出了目前全球运载能力最强的现役火箭、可以将超过60吨载荷送入轨道的猎鹰重型。目前公司一年可以组织超过20次发射，目前正紧锣密鼓地研制人类历史上最大飞船星舰（Starship），将运送美国宇航员重返月球。
发射中的龙载人飞船，图自SpaceX
03
比较
市场一般从创收能力、成本控制能力、发展潜力几个维度来评价企业。转化成可衡量的航天指标，那就是火箭的运力（包括单箭载荷和发射频率两方面）、是否能够有效控制成本、市场规模与政策支持三个方面。接下来我们分别对比。
运力
运力方面，下面是3家中国民营航天企业与SpaceX低温液体火箭近地轨道最大载荷对比图。当然火箭一般也具备太阳同步轨道、地球同步轨道等发射能力。限于篇幅，这里只对比低轨载荷。
进行比较的分别是SpaceX的猎鹰1号和猎鹰9号、蓝箭的朱雀二号、星际荣耀的双曲线二号和星河动力的智神星一号火箭。仅比较200公里低轨载荷，单位：吨
必须承认，SpaceX火箭性能一骑绝尘，不单在中国民营企业面前是当之无愧的领跑者，就算与中美欧俄国家队比较，都是旗鼓相当的对手。
但强大运力并非时时必须，实际上低轨载荷达到4吨（对应起飞重量约200吨，相当于中国航天长征二号丙火箭）就足够迈入中型火箭行列。这类火箭足够执行超过60%的发射任务。
蓝箭制作的朱雀二号（左）和朱雀一号的CG图。前者属于中型火箭
但正如前面所说，运力不仅体现在单箭载荷上，还表现在发射频率上。目前SpaceX猎鹰9号火箭产能充足而且箭体复用技术成熟，已经具备每年发射30次以上的能力，而中国民营液体火箭仍处于整装待发的阶段，未来能否实现类似产能，值得关注。
是否能有效控制成本
一说起成本控制，大家可能马上想起火箭回收复用技术，我国星际荣耀和星河动力都公布了比较明确的可回收复用火箭计划。蓝箭航天也透露在研发与之相关的技术。
火箭垂直起降一般从“蚱蜢试验”起步，测试箭体像蚱蜢一样以垂直状态起飞降落，飞行高度从几米开始逐渐向百米、公里、十几公里、上百公里迈进，最后实现从发射任务中回收。SpaceX于2012年开始蚱蜢试验，并在短短3年后将相关成果应用在猎鹰9号火箭上，实现箭体回收复用。
蚱蜢火箭，图自SpaceX
星际荣耀近期表示已经准备“蚱蜢测试”，为双曲线二号火箭一子级回收复用铺路。这款火箭采用了类似猎鹰9号的一子级9台发动机并联的设计，参考SpaceX进行技术摸索验证的意味浓厚。在此之前，我国的翎客航天也曾在2019年夏天完成了300米级垂直起降测试，但暂时没有看到试验结果用于可入轨火箭的报道。
星际荣耀的焦点一号液氧甲烷发动机试车。公司表示发动机已为双曲线二号可重复使用运载火箭一子级垂直起降（VTVL）飞行试验做好了准备。图自星际荣耀
不过箭体回收复用不是显著降低成本的唯一方式（还会影响部分运载能力），业界还有很多其它手段可以选择。例如相对于传统火箭，使用液氧甲烷、液氧煤油的低温火箭可以将燃料成本降低一到两个数量级，而低温火箭也是SpaceX和三家中国民营企业都选择的技术路线（事实上中国民营企业液氧甲烷发动机水平在世界上也仅次于美国，而液氧甲烷发动机正是美国SpaceX和蓝色起源两大民营巨头主攻方向）；采用模块化产品简化制造流程、优化或者自建供应链、改进工艺等方式也是各家企业都在努力的方向。中国制造业基础扎实、产业齐全、品质优秀、价格合理，这为中国航天企业提供了环境优势，只是目前中国民营企业还处在发射液体运载火箭的前夜，成本控制方面的美好期许还有待验证。面对SpaceX已经相当激进的报价，民营企业需要将成本至少压缩一半，才具备在全球范围内与之竞争的实力。
图片来源见标记。上述统计截止时间为2020年末。2021年1月猎鹰9号已经创造一箭143星的新世界纪录。当然，随着卫星小型化和发射技术进步，一箭多星的数量已经更多由需求而不是技术决定。中国完全有能力为了破纪录而破纪录，但无必要
市场规模与政策支持
从数量计算，目前现役卫星绝大多数都属于SpaceX。公司在以平均每月不止一次发射、每次入轨60颗卫星的速度组网建设星链（Starlink）低轨星座。这项计划卫星总数高达4.2万颗的雄心勃勃的项目，旨在为世界任何地点提供速率相当于家用wifi的网络服务，而系统总花费只有在全美国部署5G网络的1/3左右。SpaceX不是唯一开始构建类似服务的外国企业，亚马逊、欧洲背景的OneWeb也已经开始着手部署这类星座。
出于和平利用太空造福人类实现共赢、占领技术高地、拥有核心轨道和频率资源的考虑，我们国家已经于2020年4月将卫星互联网纳入“新基建”，提出了多个低轨星座计划，业内人士估计对标星链的万星项目也将很快揭开面纱。考虑到目前全球轨道和频率资源实行先占先得、限时启用、过期收回的政策，未来7、8年，我国需要送入轨道的增量卫星将要超过1万颗。
截至2020年底我国已经公布的部分星座计划。前文提到的可能的万星星座没有计入。图片来源见水印
1万颗卫星，即便使用马斯克的猎鹰9号以一箭60星方式完成，也需要发射167次，平均每年20余次。但注意其中一些较大的卫星须单独发射，且我国商用火箭载荷总体低于猎鹰9号，因此可以合理推测，未来7、8年内，我国每年需要在现有40次发射基础上再新增30次以上发射。
但现实是，我们国家当下就已经出现了“堵星”情况。由于国家航天任务繁重而火箭不足，现在每年的运力缺口至少有十几吨，现在“下单”的商用卫星后甚至需要几年才能安排发射。运力是中国航天的最主要瓶颈（其实也是人类航天的瓶颈）。这是中国民营航天企业的大好机遇，是国家战略需求。
04
小结
单纯从火箭技术看，如果今年蓝箭能够成功发射朱雀二号火箭，星际荣耀得以实施垂直起降试验，则中国民营航天企业整体将拥有比较接近10年前SpaceX的实力 – 具备进入主流发射市场的创收能力，逐步验证回收复用技术。而且实事求是地说，我国民营火箭公司的实力基本仅次于美国，特别是在对液氧甲烷动力的掌握以及单枚火箭运载能力方面。
但我们也应该看到，掌握火箭技术之后，中国企业还需要证明自己在产能和成本控制等方面的实力，这些也是SpaceX引以为傲的核心能力，而我们可能还需要几年时间去摸索和验证。面对甚至已经中标载人登月项目的SpaceX，中国民营企业的压力不小。
SpaceX星舰飞船载人登月想象图。美国目前设定的实施时间是2024年。图自NASA
而更重要的是，SpaceX还以一己之力设计开发低轨宽带星座这个巨大的潜在市场，并初步验证了自己的解决方案。这种实现“发现 – 设计 – 实施 – 完善 - 收益”商业闭环、构建商业生态系统的更高维度领袖能力，更是我国民营企业目前只能仰望的星辰大海。
中国的民营航天充满机遇，遍布挑战，任重道远，大有可为。