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謎團環繞中國商業航天

2014年10月28日,攜帶著天鵝座(Cygnus)宇宙飛船的安塔瑞斯號運載火箭,在美國弗吉尼亞州射升空時不久之後爆炸墜地。在地面上,火箭燃料劇烈爆燃轟起巨大的火球,照亮了整個瓦勒普斯島的夜空。

火光中,NASA原計劃向國際空間站運送的補給物資、科學實驗儀器、小型衛星、地面發射台無一倖免,運營火箭的軌道科學公司(Orbital Sciences Corporation)遭受重創。同一個星期,在理查德?布蘭森爵士的注視下,英國維珍銀河公司的載人航天器太空船二號在美國加州莫哈維航天航空港試飛墜毀,碎片散落在沙漠上,飛行員一人死亡,一人重傷。

之後兩年,SpaceX公司先後兩次遭遇嚴重發射事故,火箭連續爆炸,火箭、衛星和發射台悉數被毀,馬斯克因此失去了幾乎所有資金,瀕臨破產。災難連番上演。但此後幾年,遭遇了慘痛失敗的三家公司,全部完成了火箭和航天器的成功發射。被毀掉的一切並沒有白費,火箭帶來更多的是希望,而不是死亡與破壞。

大多數人眼中,商業航天都是一個異常神秘的圈子。如果將商業航天看成一座大山的話,歷經過三連炸的馬斯克,已經在帶領SpaceX站立在山巔上執行太空旅遊計劃。而山腳下,則是幾十億人的懵懵懂懂。

兩極之間,有無數機遇在等著中國的商業航天機構。在國家政策的鼓勵之下,誰都明白這裡面有多大的機會,但能夠看到的市場,並不意味著就能吃得到。不同於任何其他行業,在商業航天領域裡,機遇始終伴隨著巨大的風險與謎團,這種情況真實而殘酷。

謎團一:為什麼航天可以商業化?

說中國商業航天脫胎於國有航天並不為過,這和馬斯克、貝佐斯和理查德?布蘭森「門外漢」的情況完全不同。當今大部分民營商業航天企業的創始人,都出身國有航天機構。

他們是某些航天項目的負責人,或是某些科研項目的領導者。但傳統意義上的國有航天體系已無法給他們足夠的舞台。走上創業道路,是雙方都是可以接受的解決方案。

國有航天機構所承擔的任務繁重並且充滿風險。2017年7月2日晚,長征五號遙二火箭發射失利,衛星、火箭雙雙毀損。新華社在當天晚上八點零六分發布通稿,《長征五號遙二火箭飛行出現異常 發射任務失利》;

2019年5月,在太原衛星發射中心,一枚長征四號丙火箭搭載著遙感33號衛星發射,但這枚火箭沒能把衛星送到預定軌道中。最終33號衛星和火箭墜入大氣層燒毀。由於所從事工作高度的複雜性和風險性,此類事故在航天事業中幾乎無可避免,不論是國有航天還是商業航天。

但傳統航天體系與國家形象之間的「正相關」關係一直存在,甚至導致有些人試圖通過扭曲航天事業中的一些事實,來達到某些目的。

例如,「玉兔二號」在月球上的正常休眠,被有些人扭曲為嚴重的事故。有人發貼稱「玉兔二號從第二天開始就沒有再移動過,應該是有重大故障,這些天一直無法修復,只能放棄」,「玉兔二號的設計壽命8天,實際壽命可能只有2天,移動大約10米。」

但實際上,玉兔二號一直在正常工作,到10月底累計行走了接近300米,傳回了大量月表照片和數據。中國的火箭發射成功率也一直高達97%以上,位居全球前列。

與國家形象之間的綁定關係,讓航天產業的發展背上了沉重的「偶像包袱」,原本商業的發射行為政治化特徵明顯,甚至因此被某些敵對勢力的借題發揮,製造輿論事端。

另外,航天產業一直是中國國防軍工建設的重要一項,相關企業大多同時從事各類軍工業產品的製造和銷售,這也形成了傳統中國航天產業獨特的「商業模式」。這種模式的不足之處在於,航天產業的發展會在一定程度上受到軍費投入波動的影響,但航天本身是周期漫長的新興事業,在這一點上,資本來源更多樣化的商業航天機構明顯不同。

民營商業航天機構的出現,可以對這些問題形成良好補充。從行業生態的角度看,需要民營航天成長為中國航天事業重要的組成部分。

2015年前後,國務院先後發布了《關於創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》等文件,鼓勵民營企業進入商業航天領域。第二年,《2016中國的航天》白皮書中明確提到,「鼓勵引導民間資本和社會力量有序參與航天科研生產、空間基礎設施建設、空間信息產品服務、衛星運營等航天活動,大力發展商業航天」。

到2017年,國家再次提出,要著力深化軍民融合發展,加快探索實踐腳步。幾年的時間裡,航天產業的大門已經向民間資本開放。

除了在政策之外,國有航天對於商業航天最大的支持,在於向這些民營企業、創業企業提供了成熟的航天基礎設施——包括發射中心、發射台等等配套設施,這些都是耗費極高、需要漫長積累才能實現的,無法用火箭發射價格來衡量。

國家政策軍民融合導向,資本打輔助,為中國商業航天建立了一套完善的發展體系。雖然中國商業航天的發展載體很重,但從衛星產業的情況來看,衛星設計、衛星製造、衛星發射、衛星運營、衛星測控、衛星應用與數據服務等,已經形成一條清晰完整的產業鏈。

謎團二:中國商業航天發展到了什麼階段?

早期,國有航天一直以承擔國家探測任務為先,其整體水平、發射成功率在全球範圍內名列前茅。商業航天雖然脫胎於傳統國有航天體系,但並不能立刻與其相提並論。天儀研究院創始人楊峰認為,在商業航天方面,中國與全球頂尖水平的差距還是挺大的,「不能覺得自己特別好。」

傳統上值得驕傲的中國航天,與商業航天要做的其實並不是同一件事。「商業航天乾的事是面向商業市場,打造具備商業競爭力的產品和技術以及服務,而不應該是瞄準高精尖的科研水平去發展。術業有專攻,科研水平是國家隊該做的事」,楊峰告訴億歐。

國有航天體系和商業航天,是國家航天力量不可缺少的兩個重要部分,這不僅是中國的現實情況,也是以美國為代表大多數國家的情況

最為人所熟知的美國NASA(全稱為National Aeronautics and Space Administration,直譯為美國宇航局、美國太空總署)就是美國聯邦政府所轄的一個行政性科研機構。科研是NASA最重要的標籤,但長期以來,它都在自己組織各類發射任務和工作,包括阿波羅登月計劃、天空實驗室空間站在內的絕大多數發射任務,都是NASA一手完成的。

如果把航天事業視為一個商業產業,那麼在歷史上很長時間裡,NASA都像是一個由行政撥款,常年虧損的全產業鏈企業。美國政府認為,自由市場競爭中可以讓商業公司比政府機構更加高效。當然政府也希望能夠少一些支出投入,並讓NASA從相對傳統的項目中解放出來。

NASA通過直接投資商業航天機構,讓其自己研發技術,或者將一部分技術交給商業公司,讓其自己融資,以此培養外部的商業航天力量。在SpaceX崛起之前,波音和洛克希德馬丁公司合資的ULA公司長期壟斷美國軍用衛星的發射任務,其價格之高甚至一度讓NASA無法容忍。

到2014年,NASA已經敢於將向國際空間站運送航天員的大型項目交給商業航天機構,給出了波音公司和SpaceX公司高達68億美元的合同,打造載人航天「太空的士」計劃。在這個過程中,NASA逐漸向更加純正的科研機構回歸,僱員人數下降。目前NASA的總僱員數已經從1994年的24731人下降到兩萬人以下。

過去十年,美國商業航天和國家航天之間的分工變得更加清晰。國家航天拿國家經費研究,從事最為高精尖的科研任務,商業航天機構接管那些底層技術已經成熟的發射工作、部分製造型工作,實現盈利價值。

中國的航天事業的商業化探索,與美國相比相差了數十年。楊峰看到,很多人的觀念還沒有扭轉過來,有人對商業航天的評價很低,認為沒價值,其中甚至包括了部分國有航天的專家領導。相反的是,過度樂觀的情況也同樣存在。有些人認為中國的商業航天已經騰飛了,特別厲害,距離SpaceX只有兩三年的差距。認為隨著資本的注入,中國商業航天就此崛起。顯然,這種認知也不正確。

國家和政府部門對於航天產業是熱情的,在相關規劃方面非常慷慨。目前在武漢、吉林、成都、西安等地,都規划了規模不等的航天產業園,其中西安國家民用航天科技產業基地已經成為國內規模最大的民用航天產業基地,吸引了大量民營航天產業鏈企業。

另外,上海自貿區也設計了對航天產業的支持政策,支持具有國內外競爭力的航空航天類機構設立研發中心和投資產業化項目,具體的政策包括年度銷售收入達到一定規模後的現金獎勵、按照實繳註冊資金給予現金獎勵、按照採購金額計算給予返點等。

由於產業的特殊性,行政支持在美國、歐洲幾十年來在商業航天史上很常見,其各類經驗和教訓都值得學習。雖然看起來已經越來越熱鬧,但對於中國的商業航天企業來說,如今的狀態還遠稱不上繁榮,行業發展的起步進程才剛剛開始。

謎團三:中國商業航天進展如何?

2017年被看作是中國商業航天發展的興始年。一年之後,商業航天的第一輪熱潮出現了。截止2018年年底,我國已經註冊的商業航天企業已經超過百家,行業全年融資36億元,比2017年增長了67%,這些企業中不乏拿到大額融資者。

2018年4月,藍箭航天獲得2億元B輪融資,並在同年9月拿到了3億元的B 輪融資,截止至同年9月底,藍箭航天累計融資金額超8億元人民幣;

2018年7月,楊峰所在的天儀研究院獲得了1.5億元規模的B輪融資,2017年4月,其A輪近億元融資完成,股東名單中包括了經緯中國、北極光等知名機構;

2018年8月,零壹空間獲得了3億元的融資,這家企業在此前已經完成了總額8億元的四次融資,是行業內融資規模最大的企業。

對於那些拿到了融資的企業來說,在指定時間內完成發射工作,是資方的期待,也是其獲得融資的關鍵條件。到2019年,最早拿到融資的一批初創企業已經開始執行發射任務。

截止到11月20日,億歐根據公開資料查詢,統計了今年國內航天企業火箭與衛星的發射次數,如下表。

2019年中國航天企業發射次數統計表

商業航天本身就是一項高精尖的硬核技術,從發動機試車成功到實現首飛,需要長達1-2年的一步步的技術驗證。兩年時間裡,民營運載火箭企業的首飛獲得了50%的成功率;包括天儀、長光衛星、千乘探索、微納星空等在內的民營衛星製造服務商,也搭載著長征號運載火箭實現了衛星發射。

2018年5月,零壹空間發射了「重慶兩江之星」,我國首枚「自研商用亞軌道火箭」成功點火試飛。同年10月,藍箭航天在酒泉衛星發射中心發射我國首枚民營運載火箭「朱雀一號」,但在三級時發生異常,衛星沒能成功進入軌道;

2019年3月27日,零壹空間OS-M運載火箭在酒泉點火發射,一級分離後失控;

2019年7月25日,星際榮耀公司的「雙曲線一號」運載火箭在中國酒泉衛星發射中心發射,成功以一箭多星的方式,將多顆衛星及有效載荷精確送入了設計軌道內,實現了中國民營運載火箭首次成功發射並高精度入軌,首次一箭多星發射入軌,首次實現太空廣告並視頻回傳。

星途探索CEO梁建軍向億歐透露,預計今年11月底-12月初,星途探索將發射XT-1「中國科技城之星」亞軌道運載火箭,並在酒泉進行首飛。

億歐獲悉,星途探索的首飛任務是攜帶高超聲速商業載荷的高超聲速飛行試驗。除此之外,在技術上主要具備以下作業能力:

大動壓整流罩分離在45Km高空大動壓環境下,採用大氣層內兩半拋罩方案,強幹擾分離能力、技術難度大;

高超聲速機動飛行,大於7Ma的交班速度,滿足高超聲速飛行,驗證市場需求;

高機動、快響應,可全程機動飛行,發射場地靈活機動。

星途探索CEO梁建軍告訴億歐,過去一年主要的工作就是完成了從圖上作業到實際產品的轉化,這讓企業的發展戰略和路徑變得更加明確清晰。

對於民營的商業航天機構來說,首飛的重要性不言而喻。飛行試驗的成功是企業全流程運作能力的最終展示和驗證。只有經過首飛的考驗,才標誌著公司能夠完成從接受訂單、產品研發、試驗報備到完成飛行試驗的全過程。

除了製造和發射之外,中美商業航天在運營服務方面存在有明顯的差距。根據SIA報告的數據顯示,全球衛星服務和地面設備的市場空間是非常大的,佔到了商業航天整體規模的一半,比重甚至超過了製造和發射。這些配套服務市場目前主要依賴於國有航天系統的支持,在總量和效率上都有提升的空間。

謎團四:中國從航天大國到航天強國還有多遠?

民營商業航天機構的發展已經進入了快車道。在火箭發射之外,衛星製造、難度更大的火箭發動機研製等方面,也有不少民營企業在其中布局。

星河動力聯合創始人劉建設告訴億歐,星河動力的固體、液體燃料航天發動機並舉發展,未來兩年都會研發完善並安排發射,其中固體火箭產品均已投產,有20餘項大型地面試驗將會陸續開展。衛星方面,「下海」的體制內資深人士和資本的推動下,過去兩年時間的發展速度也很快。

千乘探索在2019年8月成功發射了遙感通訊雙功能衛星,並開始提供一些數據服務;天儀研究院則是在科研衛星以及重型衛星方面具有優勢,主要服務於科研試驗院所,在2019年落地了100公斤以上的重型衛星。

衛星製造已經不是最難實現的環節。楊峰強調,衛星的量產並不是問題,關鍵在於需求。「只要市場有需求,我們可以隨時響應。」

其業務發展主要有通信、遙感、導航三種主要產品形態,目前以政府機構、大企業為主要客戶群體,民營企業客戶暫時還未達到可以定製化應用衛星的階段,但可以從商業衛星公司手中購買數據服務。特別是遙感業務,商業服務屬性比較明顯,其應用範圍包括了政府規劃、軍工企業、建築施工、農業種植等等,市場需求廣泛。

千乘探索創始人苗建全告訴億歐,由於需求旺盛,目前千乘探索的情況是「產能不足」,衛星在中國上空停留的時間有限,衛星圍繞地球轉一圈,才能拍攝一批照片,因此未來必須發射更多衛星以擴展商業服務的能力。

「衛星組網」是國有航天、民營航天都在陸續發展的重頭戲。衛星網的規劃與發射實施,意味著規模龐大的衛星製造、應用體系建設與運載火箭發射。目前來看,提供互聯網通訊連接是衛星組網的主要應用。例如,近日SpaceX CEO馬斯克就使用公司寬頻衛星群Starlink提供的互聯網發送了一條簡單的推文。

Starlink在5月份發射了第一批60顆衛星,計劃每顆重約500磅的衛星將與其他衛星協同工作,與地面站通信,最終用戶將能夠連接地面站以獲得寬頻網路信號。本月,SpaceX公司向管理全球帶寬國際使用的國際電信聯盟提交文件,準備再發射3萬顆Starlink全球互聯網衛星。

在5G時代,全球對高帶寬低延遲的寬頻網路需求大增,衛星組網的全網路通信是傳統運營商之外的一片藍海,SpaceX正試圖利用自己的航天技術優勢抓住這個機會。

另外,發射這麼多的衛星,勢必要佔據更多的衛星頻段,從太空資源上的競爭來看,中國也同樣因此面對激烈競爭的挑戰。

強敵在前。梁建軍判斷,中國從航天大國到航天強國的發展,還需要10——15年左右。僅靠資本的助力是不夠的,民營商業航天企業的發展,需要整個產業體系的完備性建設。楊峰提到:「整個商業航天產業鏈已經浮現出來一個雛形,但是在每一個環節點上還需要更多優秀的公司出現,這樣未來商業航天產業鏈會更加的完備。」

星際榮耀總經理彭小波則認為,10年左右的發展是保守估計。「最大的困難是人才的流動,最大的挑戰是技術的創新。核心的設計、生產、測試要完整性,其餘的外包配套工作要可控,產業才具備完備性。」

此外,商業航天產業和其他領域最大的不同點之一,就是風險問題始終貫穿行業發展的始終,強如中國、美國的國有航天體系,業務也沒有一直順利,難免遭遇各種失敗。

對待商業航天企業的容錯之心非常重要。中國商業航天的崛起需要企業去創新,也需要資本與政策上的容錯與支持,相關決策者需要以更積極客觀的心態去面對風險。

政策的支持一如既往。今年6月,國防科工局和軍委裝備發展部共同發布了"鼓勵商業火箭企業有序發展"文件,給所有從業者、資本機構吃了定心丸。

最近兩年成功試飛的企業,都是在技術、產品上有準備、有積累的企業,並且獲得了資本的支持。已經有資本方判斷,未來的行業巨頭將在如今的幾家優勢企業中跑出來。

以星際榮耀為代表的成功首飛企業,正在進一步完成入軌產品的研發,這是形成商業轉化能力的基礎。梁建軍提到,經過四五年的發展,中國的商業航天已逐漸形成一定規模,星際榮耀在2019年的入軌發射成功,讓整個行業的信心都起來了。彭小波自己也覺得,公司正變得更加成熟,並且「永遠在起點上。」

多位業內資深人士在本文寫作過程中提供了寶貴支持,向億歐提供了詳實的資料和數據,在此表示感謝(排名不分先後):

天儀研究院創始人楊峰、千乘探索創始人苗建全、星際榮耀總經理彭小波、星河動力聯合創始人劉建設、星途探索創始人梁建軍、億歐智庫研究員張賡

資料文獻:

1.《長征五號遙二火箭飛行出現異常 發射任務失利》? 新華社

2.《2016中國的航天》 國務院新聞辦

3.《關於創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》 國務院 國發〔2014〕60號

4.《你不知道的SpaceX崛起史》 高端裝備發展研究中心 著

5.《美國商業航天發展的經驗教訓》 黃志澄 著

6.《2018中國商業航天產業投融資報告》 未來宇航研究院 著

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