商业航天进化论:中国民营火箭破茧成蝶追上国家队还要多久?


商业航天进化论:中国民营火箭破茧成蝶追上国家队还要多久?

前不久,美国蓝色起源公司的“新谢泼德”飞行器和英国太空旅游公司维珍银河的“团结”号太空船分别完成首次载人太空试飞,让搭乘的太空旅客体验了几分钟的亚轨道失重状态。


8月初,埃隆·马斯克(Elon Musk)和他的太空探索技术公司SpaceX一直在研发的要把人送上月球轨道和火星的“星舰”终于迎来了首次“合体”测试,整个组合体高度120米,打破了美国上世纪60年代完成阿波罗登月的110米高的土星5号保持了半个多世纪的火箭高度纪录。同时,一级的B4“超级重型”火箭拥有29台“猛禽”发动机,海平面可产生约5400吨推力,创造了人类火箭最大推力纪录。

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这几件事可以说,是对人类已经进入太空旅游时代的最好的注脚。维珍银河的太空游票价每张约25万美元,蓝色起源首次载人试飞的票价每张2800万美元,而太空探索技术公司的“龙”飞船载人前往国际空间站的“船票”为每张约5500万美元。


听上去,除了价格贵,没啥缺点。最值得一提的是,这几次发射都是由国外民营的航天公司来主导。

相比之下,国内民营航天的进展还处在初级阶段。也是在8月初,中国民营火箭公司星际荣耀研制的小型固体运载火箭“双曲线一号”在酒泉发射升空,但火箭飞行试验失败。这是星际荣耀第三次发射双曲线一号,除2019年首次发射成功,实现中国民营运载火箭成功入轨零的突破外,今年的两次发射都失败了。


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对高风险的航天发射来说,失败也不算稀奇。可是为什么同为民营航天,国外公司已经可以承担重大航天任务,而国内公司却还在“入轨”进入空间的门槛徘徊?既然长征火箭“国家队”能包揽月球探测、空间站任务、火星探测、北斗卫星组网等几乎所有的重大发射任务,为什么民营航天还要执着于造自己的火箭?从美国商业航天的发展历程,我们能获得哪些经验?中国民营火箭能否追赶超越国家队,能否崛起成为新的行业巨头?这一期,神仙号带你关注破茧成蝶前的中国民营火箭,聊一聊中国商业航天进化论。

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发展商业航天是必由之路,仅有国家队是不够的

中国航天的起步,始于国家意志。面对资金紧张,外国技术封锁,中国航天人举全国之力,艰苦奋斗,攻坚克难,用“两弹一星”筑起国家安全的基石。因此相当长的时间里,为推动航天发展,实现“别人能做到的,我们也要做到,别人有的,我们也要有"这个目标,国家投入大量的人力、物力、财力,军工先行。

既然国家集中力量好办事,为什么又要搞商业航天?


随着航天产业发展到一定程度,体量越来越大,发展商业航天是人类进一步拓展空间活动舞台的必要选择。单纯依靠国家投入已经无法满足从地面走向近地空间,再到深空的人类活动需求。


截至2019年12月底,全球在轨卫星数量约为2218颗,未来10年内预计数量将扩大10倍,增量部分主要来自低轨通信卫星。2020年4月,国家发改委将卫星互联网纳入“新基建”信息基础设施范畴。覆盖广、容量大,不受地域影响、具备信息广播等独特优势的卫星互联网,正作为地面通信的有益补充手段,成为各方关注的“新宠”。


2020年至2030年是卫星互联网发展的窗口期。卫星应用产业的蓬勃发展,是推动运载火箭和航天商业化发展的主要因素。从商业航天经济结构来看,卫星应用产业的经济规模占整个商业航天经济规模的70%以上。未来快速增长的卫星发射需求,扩大了火箭发射运力的缺口,仅有国家队是远远不够的。

同时发展商业航天也是军工院所改制的结果。传统航天产业的主要主体是军工科研院所,采取事业单位的管理制度,在当前市场经济大环境下,事业制的军工科研院所逐渐显现出一些管理体制的局限性,只有尽快、有序改制为企业,才能够盘活存量资产、引入市场竞争,从而加快科技成果转化、产生更大的经济效益。


同时,发展商业航天是军民融合发展战略的具体体现。军民融合的发展战略可以合理配置和有效利用各种资源,实现国防建设和经济建设良性互动,有效地避免军民重复建设、分散建设,最大限度地节约资源,提高国家整体建设效益,确保实现富国强军的统一。

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迈入空间之门:中国民营火箭的发展现状

对商业航天来说,不论是从循序渐进的技术发展还是当前阶段的市场需求来看,运载能力几百公斤的小型固体火箭都是绕不开的起点,也是最基本的技术门槛。

在小型商业固体火箭的研发上,国家队也在出手。凭借长期积累的雄厚技术,国家队已有多款较为成熟的火箭,航天科技用18个月打造的“捷龙一号”商业固体运载火箭2019年8月就首飞成功。长征十一号,能将400公斤载荷送上距地700公里的太阳同步轨道,能从海上发射;航天科工的快舟一号商业固体运载火箭,更是经过多次成功发射,技术比较成熟。


相比之下,国内民营火箭公司起步晚、技术弱、融资难,从零开始搞技术攻关、研发团队培养、筹措资金,发展并不容易。2020年11月星河动力自主研发的“谷神星一号(遥一)简阳号”商业运载火箭发射成功,实现国产民营火箭首次进入距地500千米太阳同步轨道。


目前,中国仅有星河动力和星际荣耀这两家民营企业迈过了小型固体火箭进入空间的“入轨”门槛。还有一些民营火箭公司,有的将研发重点放在液体火箭,有的在重点研究可回收重复使用的火箭,但这些还属于非常早期的原始技术试验积累阶段,从火箭尺寸和发动机推力上看,离具备实用价值还很远。


小型固体火箭只是最基础的第一步,它好比“出租车”,能够满足用户方便快捷的需求,而大中型液体火箭好比“大巴车”,可以满足用户批量发射的需求,也可以满足客户对性价比的渴望,有业内人士推测,在2015-2025年,小型固体运载火箭就能满足快捷发射的市场需求。2025-2030年,卫星星座大规模组网发射,低成本的可重复使用的中型液体运载火箭或许将成为市场主流。


换句话说,民营火箭公司要想在未来的商业发射市场中生存,在国家重大航天项目中扮演角色,必须要能研发出成本低、可靠性好、具备相当运力规模的液体火箭,而要在性价比和技术上追赶超越国家队几十年艰苦奋斗的积累,还有很长的路要走。而且还涉及到国家政策、行业发展格局等外部条件。因此,我非常抵触一些民营航天公司标榜“中国的马斯克”“中国的SpaceX”这样的宣传噱头,这严重脱离了现实,在圈外误导大众,圈内贻笑大方。


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那么,SpaceX和美国商业航天的发展能给我们哪些启示呢?


美国航天界一直是美国国家航空航天局一手主导的。在美国商业航天在整个航天产业中所占的份额变得越来越大的趋势到来之前,从1985年到1988年10月间,航天飞机的发射价格增加了85%,即每次发射费用飙升到9000万美元。这笔花费完全违背了美国国家航空航天局最初设计航天飞机的预算,也违背了可回收技术是为了节省发射成本的初衷。


不能放弃对太空的探索,又没有大量资金用于航天科技投入,美国国家航空航天局必须要寻找其他的途径实现航天探索,于是美国决定鼓励发展商业航天公司,让私营公司成为了研发制造航天运载器的主力,美国国家航空航天局则扮演“甲方”的角色。美国国家航空航天局在竞争招标的过程中获得了“物美价廉”的设计方案和设备。这是美国太空探索战略有史以来最大的一次转型。

纵观美国商业航天的迅猛发展,除了商业航天公司本身高度重视技术创新和研制模式和管理模式创新之外,还得益于三个因素:

一是不断完善的法律政策为商业航天提供行为准则和法律政策支持。美国政府为支持商业发射的发展,从上世纪70年代就开始制订和颁布了一系列相关的法律法规和政策,为火箭发射、卫星制造及卫星应用等领域的商业化提供了行为准则以及有力的法律和政策支持。特别是近20年,完善的政策法规,催生了一批SpaceX、蓝色起源等商业航天公司。

二是政府向商业航天公司购买服务,并主动开放技术转让和航天基础设施。美国政府制定了一系列支持商业航天发射和运输的资助计划,包括商业轨道运输服务(COTS)、商业补给服务(CRS)、商业载人开发计划(CCDev)等。SpaceX等商业航天公司获得这些商业合同,获得大量经费,继续持续稳定发展。


同时,政府向商业航天公司开放技术转让和航天基础设施。美国国家航空航天局曾向Space X开放了阿波罗登月和航天飞机研发的大量技术报告,转移了大量成熟技术,甚至还把自己的核心技术骨干转移给Space X。美国政府与军方把里根试验中心发射场、卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心以及范登堡空军基地的SLC-40发射场提供给SpaceX用于发射猎鹰火箭。

三是成熟的商业航天产业链和大量的市场化航天人才。商业航天的发展是一个长期的过程,美国航天70多年的发展,不但形成了发展商业航天完备的产业链,还培养了发展商业航天的人才技术储备。从1962年颁布了《国家通信卫星法》开始,到2015年颁布的《鼓励私营航空航天竞争力与创业法》,美国商业航天今天的蓬勃发展,是整个行业半个多世纪不断发展的结果,这为商业航天的积累了技术和人才储备。

民营火箭“大爆发”还要迈几道坎?

相比美国,中国的商业航天起步晚,仍处于发展的初级阶段。特别是中国民营火箭公司资金、技术、人才等资源薄弱,是否能孕育出SpaceX这样的民营航天巨头呢?目前来看,国内民营火箭还处在快速蜕变之前的阶段,商业航天大爆发的条件还不成熟。

首先,被呼吁多年的航天法还未颁布,中国目前仍是唯一一个没有航天法的航天大国。航天涉及国防安全、在军和民之间的模糊地段,国内航天产界急需一部纲领性的行业宪法,来为商业航天廓清边界,为资本进入航天产业驱动发展亮起红绿灯,让商业航天的发展有法可依,保护航天产业中各方的合法利益。美国和欧洲都曾颁布法律对民营公司开展太空采矿的收益进行保护。


其次,商业航天的发展,绝不是民营公司“另起炉灶”,民营火箭和国家队也不能总是“两张皮”。在互联网行业,今天的互联网巨头公司在早期起步阶段,所需的资金、关键技术和人才都有机会从硅谷等海外市场获得帮助。但航天领域较为特殊,国内民营航天要想继承关键技术和关键人才,只能从国内特别是航天国家队获得。


目前,国内民营火箭苦苦探索的原始技术积累,有一些是国家队早已攻克掌握的。但长期以来,军工单位身份特殊,形成了一套相对封闭的人才、资金和技术内循环体系。只有当国家队在不泄露核心秘密、保障国防安全的前提下,通过改制、投资、技术转移等市场配置方式主动营造开放的行业生态体系,民营航天才有可能站在巨人肩膀上实现技术的进一步跃升。充分的市场化,也能帮助国家队提高组织效率、进而让整个行业才能激发出更大的创新活力。一句话,商业航天不是只属于民营公司的商业航天,而是整个航天界的大生态系统,这离不开国家队的体制变革。

商业航天进化论:中国民营火箭破茧成蝶追上国家队还要多久?

第三,商业航天的发展,民营公司的成长,也是靠政府订单喂大的。在民营火箭公司具备可靠入轨能力后,卫星互联网新基建背景下的政府订单,能帮助民营航天锻炼队伍,完善技术积累,并为后续技术升级提供稳定的资金支撑。


不论是小型固体火箭、中大型液体火箭,还是可重复使用的运载器,以及通信、导航、遥感卫星、甚至深空探测器,商业航天的技术能力都是从无到有,从小到大,从弱到强,逐步发展起来的。尽管我们的商业航天发展还很不充分,但向着这个方向努力,已经成为国内航天界的共识。


当中国的民营企业成为国家航天发展的重要补充,甚至关键角色时,当进入太空不再只是举国之力才能实现,不再只是少数富豪的游戏时,我们普通人的太空梦才有可能实现,那个平民也能进入太空时代才会到来。

参考文献:

1、新华社:外媒:美国拟明年发射无人航天飞机

2、新华社:具备“一箭20星”以上多星发射能力 捷龙三号火箭预计2022年首飞

3、暴富研究局:商业火箭发展简史——为什么一夜之间所有人都开始发火箭了

4、界面新闻:中国民营火箭悄然洗牌,这些明星公司逐渐隐身

5、中国经济评论:谁发射了中国首枚民营自研商业火箭?

6、澎湃新闻:中国第二枚民营运载火箭发射成功!创始人:不要急着当马斯克

7、哔哩哔哩专栏:中国比较“有未来”的民营火箭企业汇总 作者:长征九号遥一

8、百度:民营商业火箭公司的发展之路所在何方?作者:科技分析前沿

9、腾讯新闻:拼完发射拼上市,民营火箭3+X格局初现 作者:泰伯媒体

10、新华社:美蓝色起源公司完成首次载人太空试飞

11、新华社:科普:商业太空游是何体验

12、新华社:国家航天局发布“十四五”及未来一个时期发展重点

13、创业邦:2021年中国商业航天研究报告

14、国家航天局:国家航天局将支持商业航天企业 促进商业航天产业健康发展

15、中国商业航天的发展路径及重点 作者:匿名

16、中国网:探寻中国商业航天的发展路径

17、新华社:产业加速落地,我国卫星互联网发展前景几何?

18、新华社:“一周双箭穿云来”:我国商业运载火箭研制实力不断提升

19、网易:头部民营火箭新阵营:蓝箭航天、星际荣耀、星河动力 作者:航天新观察

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页面更新:2024-04-02

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