今天小編分享的科技經驗:國產民營火箭,一場性能與成本的硬仗,歡迎閲讀。
文 | 司庫财經,作者 | 慶福,編輯 | 嘉嘉
幾乎每一家國内民營火箭企業都想成為中國版的 SpaceX,但這些企業距離 SpaceX 有多遠?毫不客氣地説,難以望其項背。
數據顯示:2023 年,僅 SpaceX 一家,就完成了 96 次發射,将 2514 顆衞星送上軌道,而國内整個民營商業火箭發射總次數不及 SpaceX 零頭,只有 13 次,而且絕大多數的發射都是實驗性質。
其實國内民營火箭企業創業潮并不算晚,再加上坐擁龐大的人才儲備和 2015 年政策上的放開和鼓勵,國產民營火箭占據天時地利人和,但從現實上看,為何被 SpaceX 甩出如此之遠。
在司庫财經看來,國内民營火箭與 SpaceX 的差距不在技術本身,也不在創新能力,而是外部環境決定——美國不斷衰落的制造業為 SpaceX 帶來了市場和機遇,而在國内,民營火箭只是太空探索的補充,而不是必須的替代品。
價格慘遭碾壓
與多數人認為商業火箭發射看中的是推力性能和發射安全不同,目前商業火箭的核心 KPI 是部門發射價格,即發射一千克物品所需要的費用。
而真金白銀的價格競争中,國内民營火箭處于極度弱勢。
據資料顯示:目前國内星河動力谷神星一号、東方空間引力一号、中科宇航力箭一号批量采購的部門價格分别為 8 萬元 /kg、3 萬元 /kg、6 萬元 /kg。
要知道在國際市場,SpaceX 目前單發火箭發射價格僅為 6700 萬美元,其 LEO 部門價格為 2.1 萬 /kg,注意部門是人民币,而這還只是 SpaceX 的零售價,批量采購的價格會更低。
SpaceX 在價格上形成高位打壓,其原因在于獵鷹 9 号的設計理念和完全不一樣的技術路線。
" 可重復使用是太空未來發展的關鍵,它必不可少,我們需要火箭的可重用性,就像我們需要汽車、飛機、自行車的可重用性一樣。"
在馬斯克眼中,火箭不是無塵車間内匠心打造的手工藝術品,而應該是皮實耐造的工業產品。為此,獵鷹 9 号大力出奇迹,箭體大量使用不鏽鋼,并采用可重復使用的推進器及回收技術。
有數據顯示:如果第一級火箭推進器實現回收并重復使用,就能将火箭發射成本降低 70%,如果第一級第二級火箭推進器實現回收和重復使用,其發射成本只有不可回收火箭的 10%。
目前最新的獵鷹 9 号 Block 5 型火箭可以做到重復發射 10 次才需要進行必要的檢查和部件更換,而整個箭體壽命更是達到重復發射 100 次。
可重復式回收為 SpaceX 帶來價格優勢,但國内相關技術積累卻較為薄弱。
目前在國内民營火箭公司中,只有藍箭航天旗下的 " 朱雀三号 VTVL-1" 在今年 9 月份實現了可重復使用垂直起降回收,而這只是技術驗證和實驗,距大規模商業應用還較遠。
除此之外,中科宇航、東方空間、天兵科技、星際榮耀等公司雖有可重復火箭計劃,但其首飛實驗時間均定于 2025 年之後,在進度上,落後 SpaceX 至少十年以上。
技術上的滞後導致成本降不下來,這是國產民營商業火箭公司的困局,但令人疑惑的是,作為藍星工業 TOP 1,一向重視成本和性能,善于 " 内卷 " 的國產制造業為何卻在商業火箭領網域失效?
" 卷王 " 失效
很多人認為,SpaceX 在成本價格、技術上的領先優勢是創新精神或是馬斯克個人魅力,但真實的情況卻是,中國民營商業火箭企業與 SpaceX 不同的生存環境和自身定位:
曾經美國火箭發射存在壟斷聯盟,這就導致 NASA 對 SpaceX 這類 " 火箭公交車 " 有着極高的市場需求,而在國内,中國航天的快速發展,其運載火箭不僅型号齊全,而且效費比全球第一,這就使得國產民營火箭與 SpaceX 有着完全不同的定位——是補充,而不是替代品。
在獵鷹 9 号火箭商業化之前,美國火箭發射市場被波音和洛馬共同出資自建的 " 聯合發射聯盟 " 所壟斷。據數據顯示:在高峰時," 聯合發射聯盟 " 占據美國火箭發射 80% 以上的市場份額。
高度壟斷帶來的并不是效能的提升,反而是價格暴漲和效率降低。
以該聯盟公司旗下的德爾塔 IV 火箭為例,發射一次地球同步軌道的費用,德爾塔 IV 火箭需要超過 4.5 億美元,而同樣規格拿到中國,長征 3 号發射費用僅為 6000 萬美元。而在部門發射成本上,中國長三乙部門價格為 6400 美元 /kg," 德爾塔 " 部門價格直接翻倍,達到驚人的 12800 美元 /kg。
其實對 NASA 等美國客户來説,與費用相比,更為重要的是效率,德爾塔 IV 火箭從接單到發射需要等待 30 個月,而中國長征 3 号火箭發射的間隔只需要 21 天。
" 聯合發射聯盟 " 拉跨的效費比,導致美國希望扶持新血液,打破 " 聯合發射聯盟 " 躺平收錢的困局,而 SpaceX 就是最好的 " 鲇魚 "。
NASA 向 SpaceX 轉讓梅林發動機全套技術,直接派遣核心技術骨幹團隊駐場進行技術指導,此外還提供巨額訂單。數據顯示:截至 2021 年,SpaceX 共獲得美國政府支持經費和訂單 151.7 億美元,占總經費的 62%。
一邊是被客户嫌棄,不争氣的競争對手,一邊是美國政府龐大的訂單,在美國的舉國幫助和商業刺激下,在 2015 年獵鷹 9 号成功回收一級推進器後,SpaceX 訂單量快速增長,取代 " 聯合發射聯盟 " 成為第一。
數據顯示:2023 年,美國全年完成 116 次火箭發射,其中 98 次來自 SpaceX。而據天眼查資料顯示:2023 年,SpaceX 占到全球發射總數的 44%,入軌質量占全球總數的 80%,位居全球第一。
與 SpaceX 的替代者使命不同,中國民營商業火箭更多被定義為補充者。
目前中國長征系列火箭擁有 4 代 20 種型号,擁有低地球軌道 ( LEO ) 25 噸,太陽同步軌道 ( SSO ) 15 噸,地球同步轉移軌道 ( GTO ) 14 噸的運載能力。
更為重要的是效費比,以 2018 年為例,當年中國用美國航天 31% 的經費,實現了 " 嫦娥 " 四号、鵲橋、北鬥三号全球服務、月宮一号等項目的發射,以 37 次的發射次數位居全球第一。
不論是從發射需求,還是内在動力方面,民營商業航天更多是補充,而不是像 SpaceX 成為取代者。
也是基于此,像零壹空間、星河動力等企業直接避開價格,主打快速響應,發展小中型運載火箭,走 " 小靈快 " 的差異化路線。
一針強心劑
在海運中,決定港口規模、港口吞吐量的不是港口占地面積本身,而是港口腹地——有多少進出口貿易需求,就會有多大的港口。
這點在航天發射領網域同樣适用,NASA 等美國政府訂單為 SpaceX 提供了維持生存、研發的必備資金,但是真正讓其迅速發展的則是來自市場化的推動。
據數據顯示:2023 年,SpaceX 發射的 2514 顆衞星中,來自星鏈的衞星數量為 1948 顆,占比高達 77.4%。
目前星鏈在軌運行衞星達 6426 顆,其用户規模在今年 9 月份達到 400 萬人,航天研究咨詢機構 Quilty Space 預計:2024 年,星鏈将實現 66 億美元的營收,實現 38 億美元的税前淨利潤。
星鏈的衞星網絡和 Space 的發射能力形成了一個正向的閉環增長:星鏈實現盈利,會覆蓋更多地區,增大衞星發射數量,SpaceX 就能持續不斷的賺取發射費用,最終還會進一步降低發射成本。
這種循環一旦建立,SpaceX 的發射成本将會越來越低,有資料顯示,未來如果星艦實現全箭回收,其發射成本将會下探到腳脖子,僅為 1400 元 /kg,只有國產民營火箭的發射零頭。
未來 SpaceX 将憑借極低的成本,不但會壟斷美國衞星發射市場,也會壟斷全球發射市場,屆時中國民營商業火箭将沒有一點生存空間和市場機會。
為此國家開始借鑑 "SpaceX —星鏈 " 的航天閉環模式。2020 年,衞星互聯網被納入國家 " 新基建 " 範疇,次年中國衞星網絡集團有限公司,負責統籌規劃我國衞星互聯網領網域發展。
目前中國的衞星互聯網共有三個計劃,一是中國星網的 GW 星座,規劃發射 12992 顆衞星極低軌道、近地軌道衞星;二是 " 千帆星座 ",即 "G60 星座 ",到 2030 年累計完成超 1.5 萬顆低軌衞星的互聯網組網;三是鴻鹄星座,将在 160 個軌道平面上總共發射 10000 顆衞星。
從以上可以看出,未來國内火箭發射市場将有 3.8 萬顆衞星繼續發射,據資料顯示:僅 " 千帆星座 ",2030 年前,平均每年衞星發射需求就高達 600 顆衞星,2030 年之後,每年衞星發射量将達到 1800 顆。
今年 8 月,首批 18 顆千帆極軌 01 組衞星已經發射成功,中國衞星密集發射組網的大幕已經拉開——高頻、量大的發射需求,對于民營火箭來説,誰家報價低,誰就能拿到發射訂單。
這将導致國產廠商将集體轉向,向着獵鷹 9 号的低成本、大載量、回收可重復使用的方向發展。
就國内廠商而言,既有歡喜也有悲傷,以藍箭航天、中科宇航、東方空間等為代表,對标獵鷹重型復用火箭的廠商将占得先機,而像零壹空間、星河動力等主打靈活快速的廠商将陷入被動。
曾經火箭、太空探索意味着軍事和尖端科技,但如今太空開始進入民用化大開發時代,在這場競賽中,"SpaceX —星鏈 " 的航天閉環模式先拔頭籌,在性能和成本上領先國内民營火箭企業。
但随着 " 千帆星座 " 等衞星互聯網規劃的相繼出台,為中國民營商業火箭指出了前進方向,而藍箭航天、中科宇航、東方空間等國内一線企業也将是這場太空大開發的參與人和受益者。