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科技
作者:商业数据派
2021-06-18 17:45
[亿欧导读]

航天商业化探索正当时。

卫星 商业航天

题图来自“收费图库”

来源:商业数据派

作者:罗宁

自人类1944年6月发射第一枚火箭去往太空以来,想要“上天”瞧一瞧的梦想便一直在不断进步,并且出现了三种不同目的,可以总结成“三带”:带卫星、带货、带人

备受关注的神舟十二号载人飞船飞上太空,距离神舟一号发射成功已有22年。

6月17日18时48分,航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后顺利进驻天和核心舱,标志着中国人首次进入自己的空间站。

这不但是2021年全球首次真正意义上的载人航天项目成功,也将是中国首次有航天员进入属于我们自己的空间站,从这一天起,中国人将成为新的“太空住户”。

火箭上天近来不断成为人们热议的话题,前段时间,亿万富豪、亚马逊创始人杰夫·贝佐斯宣布将在今年7月20日和弟弟一起,共同作为自家火箭公司蓝色起源(Blue Origin)的首批乘客进入太空,一张太空票高达2800万美元。

载人航天是人类遨游星际梦想的开端,但离普通人毕竟还非常遥远。虽然不能亲自“上天”,但实际上,我们已经受惠于航天多年,其中最普惠、商用化程度最高的就是卫星。

自人类1944年6月发射第一枚火箭去往太空以来,想要“上天”瞧一瞧的梦想便一直在不断进步,并且出现了三种不同目的,可以总结成“三带”:带卫星、带货、带人。 

如果说举国之力让航空航天走出了第一步,那么现在,伴随政策、人才、资本、市场等多重刺激,商业航天经济已经在中国发出幼苗并生长旺盛。

当火箭上天 便有了新工具

人类千百年来都一直想着要上天,运载火箭的诞生让这个梦想得以看到希望。

运载火箭最初运输的既非人类、动物,也不是什么货物,而是人造地球卫星。在1957年10月4日由前苏联发射的“卫星号”运载火箭发射的地球卫星,它们统统肩负着科学考察研究的目的,而在此之后,人类便对太空有了更进一步的了解,遥感卫星、导航卫星、通信卫星纷纷“上天”,而火箭+卫星组合也为巨额的火箭研发成本带来了可观的收入。

根据美国卫星产业协会,2018年全球航天产业规模为3600亿美元,卫星应用总收入达到2774亿美元,主要目的就包含了卫星电视直播、卫星音频广播、卫星宽带、卫星固定通信、卫星移动通信、遥感领域这些方面。

可以说,人造地球卫星不但成为人们探索太空的一把钥匙,也成为探索地球环境、满足通讯需要的一种工具。

电视、广播这些已经成为我们每个人日常生活娱乐离不开的东西;卫星通信则缩短了人类沟通距离,成为千里传音(画)的最重要手段;至于遥感领域,大多用在测绘、气象等领域,但要说如今世界各国最关注,与所有人未来最密切的莫过于卫星通信,这也是近几年科技互联网公司关注的焦点。

以“硅谷狂人”马斯克为例,作为一个一切从“第一性原理思维”考虑的真实版钢铁侠,他的火箭公司SpaceX创办的终极目标是让人类前往太空,成为星际移民,但为了实现这个宏伟目标,马斯克必须让SpaceX不断有收入进行研发,于是除了接NASA的商用订单,也开始实施一项低轨卫星通信计划“星链”(StarLink)。

星链的目的,用一句话总结就是:发射卫星上天并让人类在地球任意角落接入网络。说起来,马斯克的这一想法早在上世纪就被摩托罗拉的“铱星”计划实施过,但由于成本高昂加上技术不够成熟,“铱星”计划失败并且拖累了摩托罗拉,但相比于过去,SpaceX的星链计划无论从技术还是未来市场规模上都有其可行性。

你可能会觉得,我们如今网络基础设施已经非常好了,拿起手机有5G信号,打开电脑有光纤网络,速度不比卫星通讯网络更快吗?确实如此,如果单纯对比网络速度或者费用成本,国内大部分城市和地区网络速度和信号都会比太空中的卫星好上不少,但从全球来看,这样的感知是存在偏差的。

这种偏差在于,无论是如今的5G信号基站还是地下光缆,成本投入都是相当昂贵的,举例来说谷歌2018年计划在太平洋海底铺设光缆,其造价就高达300亿美金,我们今天之所以能享受到价格低廉的网络服务,原因在于光缆铺设在人口集中的城市之后费用被平摊下来。

但一旦去往地广人稀或者偏远的山区,普通人是没有机会使用光缆的,5G信号基站也可能并不存在,而星链正是从全球市场切入市场的,面向目标并非我们这些生活在大城市享受光纤和5G网络的普通用户。

如今,越来越多的科学家和通讯领域专家认为,虽然低轨卫星互联网还处于探索阶段,但随着卫星设计、制造、发射技术的进步,必然成为未来通信卫星的发展方向之一。

这里说一点,SpaceX的“星链”只是众多通信卫星计划之一,目前全球大大小小的类似计划有二十多个,包括亚马逊、空客、播音、三星等都在计划争夺这一市场,尽管不同公司发射卫星的轨道高度、波段不尽相同,但地球的低轨道卫星容纳数量是有限的,大约只能容纳5万颗卫星。

如果SpaceX按照计划共发射4.2万颗卫星,并且再加上OneWeb和亚马逊申请的4000多颗,那么留给中国的卫星轨道资源就会非常稀缺,太空看似广阔,实则“寸土寸金”,这一领域的争夺也是世界各国的焦点。中国的低轨互联网通信卫星包括航天科技的“鸿雁星座”和航天科工的“虹云工程”,并计划将于2022年、2023年前后建成。

带人上天 飞往星辰大海

俗话说“兵马未动,粮草先行”,带人“上天”的前提,是先运货上天。就在5月30日发射的“天舟二号”货运飞船上,宇航员们的“粮草”便已准备就绪,这才给了本次航天员在空间站驻留足够的资源和补给。

从人类发明火箭之后,载人航天成为重要目标,毕竟星际穿越、移民火星——不少科技狂人都有个太空梦。但这也是最难的。

人类“上天”需要几个关键步骤,即首先建立配套的载人飞船展开空间试验,然后解决人类太空中短期生活问题,最后建立太空空间站并能长期生活。

这三步,便是中国提出的“载人航天三步走战略”,而为了把目标一一实现,对火箭的需要会越来越高。

举例来说,带货上天乍一看似乎和带卫星上天区别不大,但相比于卫星的重量与体积,飞向太空的货物要重得多也大得多。比如“天舟二号”货运飞船,不但包含了160余件货物、200多件货物,还有2吨推进剂和一些维修备件,按照SpaceX官方宣称的每公斤货物2700美元成本计算,光是2吨推进剂就需要耗费540万美元(约合人民币3456万元人民币)的成本。

带货上太空的关键在于货物的重量和体积,人类带往太空的不仅仅是食物和补给品,也有燃料、科学仪器、甚至于一些医疗用品,所以不但运输时要求极高,也在重量和体积上带来更大挑战,更不要说人类建造空间站之后需要持续不断地提供资源补给,这和卫星发射上天之后便可“一劳永逸”的性质完全不同。

正因如此,SpaceX成功的关键——可回收火箭技术才会成为马斯克和SpaceX被看好的关键,不过中国也在研发可回收火箭技术,国家队中的长征8 R、长征6 X,民间队的翎客RLV-T5、星际荣耀2号、双曲线3号等火箭,若能在近几年实现,那么未来无论是带人还是带货上天,都将大大降低成本。

如果说“带货上天”像带登山镐爬珠穆朗玛峰,那么“带人上天”就是名副其实的徒手攀岩,难度巨大、危险重重,并且需要长期规划。中国的神舟飞船项目,便是以此为目标进行规划,目的是为了完成中国人进入自己的太空空间站,在太空生活,并最终能够成为太空“住户”,实现更多科学突破。

相比较而言,杰夫·贝佐斯的蓝色起源火箭公司,则是从商业角度出发,希望人人都有机会去太空旅游,但目前也还没有实现,考虑到官方售出的一张2800万美元的太空票价,这趟10分钟左右的太空旅行,大约每分钟要烧掉神秘旅客280万美元的成本,从中也可以看出载人航天的成本之高。

不过,除了科学考察和太空旅行,别忘了人类的终极目标,那便是不受地球束缚,真正通过太空成为“星际物种”。马斯克就毫不讳言以此为目标来规划他的SpaceX,从目前来说,人类还只有能力登上月球,想要如同马斯克设想“老死在火星”似乎还有很长的距离。

包括飞船的生命维持系统,登上其他星球的可持续能源系统,动力系统等都还有很多技术难点需要突破,但至少,如今的太空竞赛又变得充满看点,目前只有俄罗斯、美国、中国实现了载人航天的目标,而要飞往星辰大海,这看起来还只是“一小步”。

 太空服务 回到你我身边

尽管距离我们普通人上天“走一走”的时代还有点遥远,但围绕太空的商业机会却藏在这个时代的每一个角落。回到国内,除了国家队的实力有目共睹,中国商业航天时代的大幕也早已拉开。

得益于国家政策的支持与引导,资本、技术、人才纷纷涌入,中国商业航天领域近年来发展迅速,我们能看到的商业领域应用也越来越多,“薇娅卖火箭”、“B站发卫星”这些出圈的事件背后,资本在对商业航天领域逐渐加码。

烯牛数据统计,2018年商业航天领域共发生15起投资事件,披露获投金额14亿元。而到2020年,商业航天领域融资额突破100亿元,2020年底,全国共161家商业航天相关企业注册,如今已不再需要讨论是否“重新发明车轮”,伴随中国航天技术的不断进步,越来越多创业者正在瞄准太空。

比如核心定位在“互联网+位置”的千寻位置,这家公司在2015年成立之后便基于北斗卫星系统基础定位数据为客户提供定位算法,让包括广汽、上汽、大疆等公司的产品拥有“厘米级定位”和“毫米级感知”的定位能力,这一年也被很多创业者称为“中国商业航天元年”。

再比如2014年年底成立的长光卫星公司,不但出现在了薇娅直播间购买4000万元火箭,并且负责B站的卫星发射。这家公司在2015年发射了自主研发的“吉林一号”卫星,开创了我国商业卫星应用的先河。

以138颗“吉林一号”卫星组成的星座便是其目前核心工程,具备全球一张图一年更新2次、全国一张图一年更新7次的能力,并提供农林生产、环境监测、智慧城市、地理测绘、土地规划等各领域的遥感信息服务,这些服务正伴随国内公司的投入不断降低成本。

不过,国内公司在商业模式上依然需要探索。航天科工火箭技术有限公司市场部部长曹梦提到:“对于发射服务端,卫星用户出钱购买发射服务,火箭公司收到钱再提供服务,这个商业模式已经很成熟,但卫星应用领域尤其低轨卫星应用领域,截至目前还没有完全跑通的商业模式出现。”这或许也是国内类似星链计划的低轨项目由航天科技与航天科工而非一般商业公司实施的原因之一。

尽管如此,我们依然能看到围绕太空和卫星的商业机会对我们现实生活的巨大影响。摄影测量与遥感专家、中国科学院院士李德仁谈到,如今中国已经进入到商业航天经济时代,“未来至少有5个万亿产业和航天经济有关”,其中就包括“城市信息模型平台建设”、“城市运营大脑建设”、“机器人、自动驾驶相关应用”、“全天信息实施智能服务系统”。

比如前不久,哈尔滨在与航天科技集团合作中,就利用卫星遥感、无人机、探地雷达、激光推扫车和人工普查结合,历时一年半,探测核实了城市地下各类管线1.9万公里,300余万个城市部件数据,不但弄清了哈尔滨的每一处井盖,还弄清了每一根电线杆、变电器,过去这样复杂的工作往往需要耗费数年时间,如今却只需一年半便能完成。

可以看到,随着中国城市化进入下一阶段,未来我们对于卫星等太空服务的需求也将越来越垂直和深入。

艾瑞咨询《2021年中国商业航天发展报告》指出2021年全球航天发射将再创纪录,中国在发射量上仅次于美国,未来潜在市场十分广阔。

但从目前的情况看,卫星公司的产业链整合很难有效展开是一大弱点,民用市场仍然需要5-10年时间才会迎来技术型人才的成长并出现成熟产品。

我们还要意识到,火箭只是发射的一环,从立项设计到最终发射是极其庞大的系统工程,因此不能以制造业的思路审视火箭,也不能以常规手段整合火箭产业链。

攻克技术难点,寻找诸如垂直回收、模块化设计、积累卫星研制经验等方面的能力才是提升我国航天领域整体实力的方法。

但无论是国家队还是民间队,中国在太空领域的商业探索现在正当时。

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