界面新闻记者|马悦然
市场对商业火箭运力的渴求,从未如此强烈过。
“你这火箭,有没有可能一周给我打一发?”3月的北京乍暖还寒,坐在办公桌对面的客户向姚颂抛出了这个问题。
这一刻,作为东方空间(山东)科技有限公司(下称东方空间)联席CEO的姚颂真切感受到,国内商业航天应用到了要爆发的时刻了。“市场对火箭发射能力的渴求,就像当今人工智能对于算力的渴求。”
这位2021年从AI芯片跨界到航天领域的创业者,对中国商业火箭的前景也因此变得更加笃定。他预计,到2025年,国内商业火箭发射能力将达到去年的3-4倍。
东方空间是新近崛起的一家民营火箭发射公司。今年1月11日,它刚完成“引力一号”运载火箭的发射,将云遥一号18-20星共三颗卫星送入预定轨道,创下全球最大固体运载火箭、中国运力最大民商运载火箭等多项纪录。
目前在中国,像东方空间这样的民营火箭公司,还有蓝箭航天、星际荣耀、天兵科技、中科宇航、星河动力等超过20家。
现在,它们正在合力将中国的商业火箭发展带到第三阶段——一个卫星互联网大规模组网发射需求爆发的阶段。在这个阶段,商业火箭发射总量将实现可预期的翻倍式提升:发射频次增加,单次运载能力将更大,主流火箭公司们也将从固体赛道,逐渐转向可重复使用的液体火箭赛道。
近年来部分商业航天企业成立时间及主要成就 信息来源:公开信息 制图:何苗
在前方等待它们的,是一个超万亿的巨大市场。艾媒咨询预估,2024年商业航天市场规模约达2.34万亿元。业内普遍预计,中国低轨卫星互联网星座(中国星网)将于今年6月底开始发射。这被外界期待多年的“中国版星链”,将建立上万颗卫星组成的网络。上海也于去年提出打造低轨宽频多媒体卫星“G60 星链”,拟布局1.2万颗卫星组成的组网。这些星座一旦开建,将直接拉升火箭运力的需求。
对此,姚颂与行业内其他商业航天从业者们有个一致的判断:中国火箭运载能力远远跟不上未来卫星的建设,以目前固体火箭的运载能力和发射频次,火箭已经不够用了。
在任何一个国家,航天事业都是国之大计。航天工业的强弱,是衡量一个国家经济、科技水平和国防实力的重要标志之一。2023下半年起,国家层面开始大力支持商业航天发展。去年底的中央经济工作会议首次提及商业航天;今年,商业航天首次被写入政府工作报告。这些都为行业按下了“加速键”。
作为以市场为主导、以盈利为目的的商业航天,是航天工业的一股新生力量,它们当中已经有多家成为独角兽企业,成为眼下炙手可热的投资标的。
这个风口的起点,是在十年前的2014年。在那一年,国务院及多个部委相继出台支持商业航天产业发展的政策,并明确鼓励民营企业发展商业航天。
2015年6月,在北京市东南角的亦庄地区,曾先后就职于汇丰银行、西班牙桑坦德银行的张昌武,与中国卫星发射测控系统部原高级工程师王建蒙,以及曾在欧洲航天局工作多年的吴树范一起,成立了蓝箭航天。
次年,翎客航天、零壹空间、星际荣耀等民营火箭企业,也相继成立。
当时商业航天政策刚刚解放,没有发射需求,行业商业化模式并不明确,企业能找到的典范只有SpaceX。“第一批企业的发展路径主要是参照SpaceX,愿意去讲长期创新、颠覆性技术的故事。“姚颂说。
2002年,在美国洛杉矶郊区埃尔塞贡多格兰大道东1310号的一间旧仓库内,经过几次创业然后出售套现成为亿万富翁的埃隆·马斯克成立了SpaceX。20多年后,它已成为全球商业航天领域的灯塔式企业,成功开发可部分重复使用的猎鹰1号和猎鹰9号运载火箭,并实现了全球首次商业载人发射。今年3月,SpaceX发射了149批、23颗星链卫星,至此,其星链发射总数目达到了6077颗。
蓝箭航天就是受到SpaceX启发的创业者之一。它最初进行了固体火箭“朱雀一号”的研发,但张昌武认为这只是敲开商业航天大门的敲门砖,公司真正的重头戏是液体运载火箭。
根据发动机使用的燃料不同,火箭可分为固体火箭和液体火箭。固体火箭具备可靠性高、发射操作简单等特点,但比冲小、推力不易控制,不可回收重复利用。
液体火箭则具备比冲高、推力可调、可多次启动等优点,在成本、燃料消耗和可重复使用方面都具备优势。
2018年10月底,固体运载火箭“朱雀一号” 首发,遗憾未能按计划入轨。
之后,蓝箭航天干脆完全放弃了固体火箭赛道,只做液体火箭“朱雀二号”的研发。该火箭采用液氧甲烷发动机,技术路线和SpaceX星舰的猛禽火箭发动机一样。重约5000吨的星舰,是有史以来最大的可重复使用飞行器,马斯克希望依靠它实现火星梦。
2022年12月14日,“朱雀二号”在酒泉卫星发射中心首飞,未能进入预定轨道,连带损失了它所携带的14颗商业卫星。七个多月后,“朱雀二号”二次试飞,顺利入轨,终于成为全球首枚发射成功的液氧甲烷运载火箭。
在蓝箭航天不断试错的过程中,和它同时期成立的多家火箭企业,则没有这么幸运。它们逐渐没了声音。
成立于2012年8月的驭龙航天创始人卢驭龙,曾提出宏伟的“太空探索计划”,如今已销声匿迹;创办于2014年的翎客航天,公司官方微信公号发布停滞在2022年;零壹空间自2019年火箭发射失败后,目前已基本放弃火箭整箭业务,转而专注做五大神兽系列火箭技术产品。
这些前面趟路的公司,虽遇挫折,但从政策、人才、技术路线、投资者的教育认知等方面,对行业起了很大的推动作用。在它们之后,多家新的独角兽们开始入场。
2018年2月,从中国运载火箭技术研究院(下称航天一院)辞职的刘百奇,联合有着十余年航天型号研制与战略管理经验的夏东坤,也在北京亦庄创立了星河动力。按照北京商业航天产业“南箭北星”的战略布局,亦庄地区成为了多家火箭企业的集聚地。
这也掀起了中国商业航天的第二波创业潮。
当年12月,曾任中国首型固体运载火箭长征十一号、首型空射运载火箭首任总指挥的杨毅强,离开了国家队,创办了中科宇航。它也是国内首家混合所有制商业航天火箭企业。
翌年4月,原担任蓝箭航天CTO的康永来,在“朱雀一号”发射失败后离开了蓝箭航天,创办了天兵科技。他曾是航天一院一部总体室主任。
2020年6月,同为“国家队”出身的布向伟、魏凯等航天人成立了东方空间。布向伟硕士毕业于航天一院,曾任长征十一号火箭结构总体设计师,魏凯则是长征十一号运载火箭的项目办主任。2021年,毕业于清华大学电子工程系的姚颂正式加入东方空间,成为公司联席CEO,负责公司战略、组织、管理等方面工作。
姚颂曾联合创立芯片企业深鉴科技,并兼任经纬中国风险合伙人。当时,经纬中国投资了多个商业航天项目,这让他对此产生了浓厚兴趣。这个“星辰大海”的领域,最终吸引他跨界进入。
“自2020年起,中国商业火箭开启了第二阶段。”姚颂说。这是一个有明确或潜在客户的阶段。在此之前的2019年下半年,中国以国网星座向国际电联申报了12992颗卫星发射规划,该星座计划与马斯克的星链类似,构成中国版的卫星互联网。
新兴火箭企业们也开始形成共识。太前沿的技术路径短期内不具备真正的发射能力,更需要运用好原有的技术堆栈、供应链等,才能快速建立真正的发射能力。
因此,这些企业优先选择发射难度较低的固体火箭。
这以星河动力、中科宇航、东方空间为代表。
2020-2023年,星河动力谷神星一号运载火箭连续八次发射成功,发射间隔期从一年缩短至数月,再至半月。这款固体火箭,也成为目前国内民营首款启动高密度发射的箭型。
2022年7月,中科宇航自主研发的“力箭一号”固体运载成功首飞,去年再度发射成功将26颗卫星送入轨道,创下了中国一箭多星发射的新纪录。
在资本市场上,这些新兴企业开始获得青睐。
2022年6月,中科宇航宣布迁入广州市南沙区,成为南沙乃至广州首家商业航天独角兽企业。
今年1月底,随着近6亿元的融资落地,东方空间的融资估值已约达60亿元,成为一只“准独角兽”企业。其投资方中不乏经纬创投、红杉中国、山行资本、民银国际、米哈游、星翰资本等“大佬”。
《2023中国隐形独角兽500强发展报告》显示,天兵科技以62亿元的估值位居2023中国隐形独角兽企业第10位。当年,星河动力则入选胡润研究院发布的《2023全球独角兽榜》,估值在10亿美元以上。
在新兴企业的推动下,去年中国民营火箭企业共发射13次,同比增长1.6倍,创下中国商业航天自发展以来的新纪录。
至此,中国商业航天已经走过了十年历程,走过了蹒跚学步的阶段,开始有了争夺未来空天话语权的底气。
“2023年是中国商业航天发展的真正元年。”姚颂如此评价道。这也是他口中的商业航天第三阶段的起点。如果说行业最初的两个阶段要解决的最关键问题是能否入轨,那第三阶段最重要的就是发射服务是否满足需求。中科宇航技术总监廉洁也因此将当前阶段称为“走进应用牵引、市场主导的2.0时代。”
2023年商业航天企业发射情况 信息来源:公开信息 制图:何苗
据界面新闻不完全统计,目前国内12家民营火箭企业代表中,一半成立于2018年以前,其中有两家火箭成功入轨;另一半成立于近五年,三分之二已成功发射火箭。
新兴商业航天企业,站在了前辈的肩膀上,很多人员来源于早期商业航天企业的人才溢出。“在技术选择上,它们尽可能地规避了发生过的问题,在一定程度加快了进度。”星际荣耀副总经理季海波对界面新闻说。
属于老牌民营火箭企业的星际荣耀,曾经历过三次发射失利,终于去年获得成功。其固体型号近两次发射的SQX—1 Y6、Y7均获成功,液体型号SQX-2Y也成功实现了1:1箭体的垂直起降(VTVL)和免维护条件下的重复使用飞行。
固体型号的三次失利对星际荣耀的影响较大,一定程度上打乱了其发展节奏,骨干、市场也有一定的流失。但好在其及时做了相应的战略调整。
“固体火箭的失利虽然拖慢了液体火箭研发的节奏,但整体进度可控。”季海波说。
液体火箭是商业航天第三阶段竞争的重点。因为这是解决未来运力瓶颈的关键。业内普遍预计,未来两年,中国民营液体火箭将迎来集中发射。
星际荣耀的液体可重复使用火箭还在打磨中,预计2025年首飞,但已签署了星网发射、货运飞船发射的意向合同。
要实现火箭可回收,液体燃料是绕不过去的技术选择。
研报数据指出,目前中国民营航天企业每公斤发射成本超过1.5万美元,是SpaceX猎鹰9号发射成本的5倍。实现一级火箭回收,是降成本的重要途径。
一旦实现可回收,卫星的成本和火箭运力都会实现飞跃提升。
按下SpaceX发展加速键的,就是可重复使用的火箭猎鹰9号。该火箭发射成功后,SpaceX逐步盈利,拥有了足够的资金投资星舰的发展,进一步拉大了SpaceX和其他商业航天企业的距离。
“但中国商业航天要实现可回收,还有很多路要走。”中科宇航技术总监廉洁对界面新闻表示。
中国和美国的商业航天差距在10年以上。如果中国民营火箭可以在2025年做成可回收,仅相当于马斯克2015年完成的工作。
可重复火箭技术不是一次性火箭技术与可重复使用技术的单纯叠加。当前,国内相关验证在回收规模、回收高度与速度、回收力与热环境方面,仍与美国存在代差。
“如何实现可重复使用火箭结构轻、高耐热、响应快、易维护,突破其背后蕴含的核心科学与技术问题尤为重要。”廉洁称。
液体火箭燃料主要包括液氧煤油、液氧液氢和液氧甲烷等。液氧煤油和液氧甲烷是两条相对主流的路线。
对于液体火箭技术路径的选择,新兴企业们不再执着于跟随SpaceX的液氧甲烷,而开始倾向于液氧煤油技术,认为它成熟度更高,国内供应链及人才团队更完整。
2023年4月,天兵科技的“天龙二号”遥一运载火箭发射成功,成为国内商业航天首个成功入轨的液体运载火箭。该款中型运载火箭即采用了液氧煤油为燃料。
星河动力正在研制的液体火箭“智神星一号”,以及东方空间的“引力二号”,燃料也均为液氧煤油。
除了关注可回收,中国商业航天火箭也在越做越大。
行业统计数据显示,火箭的运载能力每提升一倍,平均成本能够下降20%左右。
去年,中国航天实现了67次发射,美国实现116次发射,发射次数差距不到一半,但是发射载荷只有美国的12%。
当前,国内很多一次性发射火箭的运载能力相对小,发射成本也就相对高。
作为国内最大固体商业火箭,东方空间的 “引力一号”的近地轨道运载能力为6.5吨。“客户认为还是太小。”这是姚颂接收的反馈信息。与之相比较,SpaceX猎鹰9号的近地轨道运载能力达到了22.8吨。
对于可重复使用的火箭而言,它们不仅要将载荷送上太空,还需要将自身降落到地面,存在较大的运力损失。如果火箭运载能力低,即使实现回收也无法实现低成本。
因此,拥有十几吨甚至几十吨运载能力的低成本火箭,才能在未来市场上拥有更强的竞争力。
卫星行业在期待火箭发射的频次大幅提升,但火箭公司有另外的担忧:发射场地不够。
目前,民营火箭公司的发射,大多使用国家航天发射场,资源紧缺,获得不易。“这也造成部分企业的火箭,很难按最初向外宣称的时间发射。”姚颂说。
中国首个商业航天发射场——海南国际商业航天发射中心,一号工位已建成,二号工位仍正在建设中,预计2024年竣工。据《新闻联播》4月报道,多家国内头部商业航天企业已经开始排队等发射。
季海波提供给界面新闻的数据显示,今年国内商业航天的发射将超过20次,已经占到了整个国家发射计划的1/3到1/4,2025-2026年,按照各商业航天企业的发展规划,发射次数综合将有可能超过国家队。
除了技术、发射场因素外,商业火箭最关心的还是资金和盈利问题。
2023年,中国商业航天领域共发生九起融资事件,较往年减少。“近两年的行业融资明显在回归理性。”廉洁觉得,进入商业航天的门槛在变高。
投资人开始更关注公司的盈利问题,但商业火箭公司如何能实现规模化发射、取得规模化收入,是未来的大难题。当下,中国没有一家商业航天企业实现了盈利。现有模式下,发射或只是能维持公司现金流和入轨上的声量。
近年来,商业航天出台了较多的支持政策,但多为补贴,比如保险补贴、厂房补贴等。“这些资金相对火箭企业海量的研发投入来说,杯水车薪。”季海波希望,国家政策层面应加大政府采购的支持力度,实现破局。
回溯SpaceX的历史,在SpaceX公司猎鹰1号火箭连续三次失败濒临破产之际,NASA用价值12亿美元的超大订单“救了”SpaceX。
当前,国内商业航天对外资准入也仍有一定限制,客观上出现了内资大量投资SpaceX而外资不能投国内的商业航天企业这一不对称现象。“如果这一限制条件能够适度放开,将更有利于在国际市场上公平竞争。”季海波称。
今年3月31日,新浪科技发文称,淘宝将联合商业航天企业箭元科技,启动了一项利用低轨道可重复使用运载火箭技术运送快递包裹的研究项目。“火箭送快递,是愚人节玩笑还是玩真的?”不少网友发出疑问。
“很多伟大的事情,最初看起来是个笑话。”4月1日愚人节当天,淘宝在官方微博上进行了回应。
但是,当商业航天与普通人的生活有了交织,这种想象也许就不会只是一个愚人节笑话了。