6月17日,神舟十二号载人飞船搭载着3名航天员飞向太空,将在天和核心舱进行为期3个月的在轨驻留工作。这是继2016年神舟十一号任务之后,中国航天员时隔5年再赴太空,也是天宫空间站建设的重中之重。6月11日,国家航天局公布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。首批科学影像图的发布,标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。

近年来,中国在航天领域取得巨大进展,国家队更是喜讯不断,取得的成绩和进展举世瞩目。新型举国体制下,民营队同样发展势头强劲,扎实走好发展的每一步。但每个商业火箭公司发展战略不尽相同,可以说是百花齐放,各有特点。面对越来越多的企业涌入商业航天这条赛道,谁能在赛道笑到最后,这是一个值得探讨的问题。

相辅相成,商业火箭公司应成为国家队的有力补充

运载能力单位吨

根据公开资料显示,国家队现役长征系列火箭液体火箭占比90%以上,除长六、长十一外,运力能力均大于1.5t。显然,在1.5t以上运力的市场,国家队占据绝对性优势。而固体运载火箭运力基本在1.5t以下,正是基于在1.5t运力以下市场,固体运载火箭的性价比要远高于液体运载火箭,许多商业火箭公司在初创时期均选择从固体火箭的研制开始。

(国内商业固体火箭运载能力)

国家队研制的运载火箭运力强大,定位于深空探测、载人航天、北斗导航等国家工程,而在中低轨卫星发射市场,商业火箭公司则大有作为。汇总分析国内商业固体运载火箭,在700公里太阳同步轨道,运载能力基本集中在300kg左右,可满足商业微纳卫星组网和小卫星补网市场需求。根据数据分析,在面对国家队研制的商业固体火箭,民营企业火箭运载能力的表现相当不俗,可与快舟一号甲分庭抗礼,其中,零壹空间的灵龙一号甲运载火箭相对其他民营头部企业,火箭运力较大,具有一定优势。

据报道,2020年全球共发射卫星1281颗,剔除星链卫星后,发射卫星448颗。其中,通信卫星与导航定位卫星占比超过70%,用于科学验证与地球观测的卫星占比超过25%。而在中国,通信卫星与导航定位卫星多为国家队主导,已进入体系化发展阶段,用于科学试验与地球观测的卫星才是商业火箭公司应瞄准的市场,解决增量市场的增量需求问题。

2020年4月,卫星互联网被纳入国家“新基建”范畴,预计未来几年,国内的互联网卫星行业有望迎来爆发式增长,这正是商业航天发展的契机所在。

根据目前各卫星运营公司的公开数据,市场上主流卫星重量在100kg左右,固体运载火箭的运力可有效满足卫星发射需求。

中国航天是一个整体,民营航天与国家队并不是竞争关系,正是因为民营航天的进入,与国家队相辅相成,才能共同推进祖国航天强国的建设。

液体火箭是商业火箭公司唯一的出路吗?

中国商业航天发展至今已有6年,虽大多数商业火箭公司在初创时期都走“先固后液”的路线,但现在行业内许多企业盲目推崇“液体火箭至上”的观点,专研液体火箭,这就又要谈到行业内关于“固液之争”的观点交锋。

液体火箭与固体火箭由于应用场景、服务客户不同,各有优势。

从发射性价比来看,在1.5t以上运力市场,液体火箭性价比高于固体火箭,高运力可满足一箭多星、批量组网的需求,以及完成运载大卫星、载人飞船、深空探测等任务;而在1.5t以下运力市场,固体火箭性价比高于液体火箭,非常适合灵活机动的组网前期试验星和后期补网发射需求。

从发射周期来看,液体火箭准备时间较长,其燃料和氧化剂分子活性强,化学稳定性低,必须低温贮存,发射前要进行转场和多轮测试,要加注推进剂,从部段运输至发射场到总装测试、加注燃料等整个流程走完,至少需要2个月左右。而固体火箭的发动机推进剂可以预先混合好,可在24小时内完成发射准备,相比液体火箭,准备周期大大缩短。

从储存周期看,固体火箭存储周期可长达数年,无挥发也无腐蚀性,适合用于准常态化发射。液体火箭推进剂需要在发射场加注,常温推进剂(如四氧化二氮和偏二甲肼)加注后存储周期大概7天左右;低温推进剂(如液氢/液氧等)加注后存储周期只有1天左右。

从应急发射能力来看,液体火箭发射准备周期长,发射流程限制条件多,无法满足应急发射的需求,而固体火箭在以上条件充分满足应急发射需求。近年来,基于构建国家应急卫星通信网需求的迫切性,国家发改委正式将集群通信、应急通信、卫星通信、LTE-R等产业列为鼓励类产业,应急卫星产业化趋势明显,应急发射市场蓬勃发展,这也为固体运载火箭创造了广阔的市场空间。

再从运载能力看,液体发动机燃烧效率高,能提供强大推动力,运载能力强。固体火箭运载能力虽低于液体火箭,但固体火箭的运力完全可以满足全球范围内500公斤以下小卫星市场的需求,同时价格相对低廉,具备一定优势。

据悉,国网工程组网计划预计发射数千颗卫星入轨,多家民营企业瞄准该市场,专研液体火箭。但从内部渠道获悉,国网工程在2025年前组网数量较少。同时,考虑到发射可靠性与技术成熟度,国网工程选择民营火箭进行发射的可能性不大,民营液体火箭如何找准市场定位?何时打开市场、形成批量化发射计划?发展形势仍需时间验证。

从十年甚至二十年角度来看,人类探索太空必须要使用运载能力更大的液体火箭,但液体火箭研发周期过长、投入大,商业火箭公司如果将所有精力都放在液体火箭的研发上,风险性将不言而喻。商业火箭公司想要发展,不能将液体火箭的研发理想化。因此,商业航天的发展应固液并存,在液体火箭产品成熟之前,需不断加强自我造血能力,打磨火箭技术。

市场竞争激烈,需要具备强大的造血能力

商业航天发展至今,随着国家政策支持以及市场需求驱动,商业火箭公司发展迅猛。但火箭研发周期较长,且对于商业航天产业来说,航天需求的多寡无法控制,因此商业火箭企业要想生存且在这条赛道突出重围,必须要具备稳定持续的自我造血能力,做到一手“商业”,一手“航天”,才能在大浪淘沙之中屹立不倒,乃至发展壮大。

将运载火箭技术进行积极转化,既能帮企业打磨技术,也能帮企业源源不断造血。一方面,将火箭技术应用至相关电子产品 、动力产品、地面装备产品上,通过订单收入大幅降低公司经营风险,同时为火箭研发营造更加良好的环境。另一方面,商业航天是一个技术驱动型行业,技术迭代极快,进行火箭技术转化过程中,企业可就技术问题与客户进行高频互动,实时了解市场需求与行业现状,从而有效提升运载火箭性能。可以看到,火箭技术转化是一个良性循环过程,从运载火箭技术出发,最后的落脚点旨在更有效提升火箭技术,这个过程就是运载火箭公司“商业化”的体现。

优质的供应链体系是商业火箭公司商业化的前提

降低火箭的发射成本是制约航天产业发展最核心的问题,降低供应链成本则是解决此问题的重要一步。按照国情不同,国内商业火箭公司不能完全照搬SpaceX的发展路线,但SpaceX构建垂直一体化的供应链体系,自主承担火箭绝大多数的设计、研发和生产的关键核心工作,有效降低火箭成本,这是国内商业火箭公司应该学习的方向。

垂直一体化的供应链体系即火箭关键产品都自己做,而不是一种大外协的体制,这将大幅降低成本,完全消除供应链“卡脖子”风险,同时进行标准化、模块化设计,保障产品批量化生产能力,围绕企业打造全新的航天工业生态系统。同时,由于商业火箭公司在火箭关键部件拥有核心技术,后续亦有可能带来较多订单,推动企业盈利能力的提升,促进企业可持续发展,推动企业商业化进程。

火箭研制的生产保障设施是商业火箭公司产业化的基础

总装厂房是火箭和发动机大规模商业化生产的基础保障,可以避免研制与生产中存在的脱节风险。从全球来看,最领先的SpaceX和蓝色起源都拥有自己的总装厂房。SpaceX拥有52000平研发总部和总装基地,蓝色起源投资2亿美元建造70000平火箭生产工厂。而国内的商业火箭头部企业中,目前只有蓝箭航天和零壹空间拥有已建成投产的总装厂房,星河动力在今年3月宣布自建厂房即将交付使用,目前具体情况暂未披露。随着商业航天不断发展,行业内民营企业对自建总装厂房的需求越来越迫切,只有拥有了总装厂房,才能给商业火箭技术研发和产品化提供生产保障,商业火箭公司才能真正进入技术迭代与产业化商业化阶段。

(零壹空间火箭智能总装制造基地)

结语

中国商业航天要发展壮大,不能过度追求火箭研发理想化,应脚踏实地,顺应企业阶段性发展,立足市场需求,一手“商业”、一手“航天”才是明智之选。未来行业中存在如此多家火箭公司,如何从纯研发的初创阶段成功过渡到良性的商业化发展是每一家公司必须攻克的难题。

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