中国商业航天的“关键一步”

来源：@经济观察报微博

经济观察网记(jì)者郑晨烨 2024年中秋节前最后一周，全球商业航天市场发生了两件大事：北(běi)京时间9月12日，搭乘美国太空探索技术公司（SpaceX）龙飞船（Dragon）执行“北极星黎明”航天任务(wù)的两名(míng)机组成员，在距离地面约700公里的轨道进行了(le)全球(qiú)首次(cì)商业太空行走。9月11日，在中国酒泉卫星发射中心，由蓝箭航天空间科技股份有限公司研发的朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直(zhí)起降回收试验(yàn)箭，完成了十公里级垂直(zhí)起降返回的飞行试验。

对(duì)后者而言，该试验创下多个国内首次的记录(lù)，如首(shǒu)次实现垂直(zhí)起降返回火箭空中二次点(diǎn)火、跨音速大(dà)动压环境下“栅格舵—冷(lěng)气姿控—发动机(jī)”联合制导控制，以(yǐ)及高空风实时风修技术工程化应(yīng)用等技术验证(zhèng)。这意(yì)味着中国商业航天产业离凑齐可重复使用运(yùn)载火(huǒ)箭这“最后一块拼(pīn)图”又近了(le)一步。

可重复(fù)使用火箭(jiàn)为何如此重要？一(yī)位长期关注商业航天领域的职业投资人告诉经济观察报，今年8月，上海垣信卫星科技有限公司（下称“垣(yuán)信(xìn)卫星”）主(zhǔ)导(dǎo)的千帆星座(zuò)计划(huà)首批卫星已顺利入轨，正式拉开(kāi)中国版“星链(liàn)”建设的序(xù)幕。按(àn)照公开披露的信息，千(qiān)帆星座计划将在(zài)2030年底前发射超过(guò)1万颗卫星用于(yú)组(zǔ)网(wǎng)，但现阶段(duàn)我国一次性火箭较高的发射(shè)成本，可能(néng)成(chéng)为该计划的巨大障碍。

“按照现阶段国内每公斤(jīn)8万元到12万元的发射成本，完成上万颗卫星组网计划需要花费的资金是一个‘天文数字(zì)’，如(rú)果不尽快在(zài)可重复使用(yòng)运载火箭(jiàn)技术上取得突破，高密度低轨卫星组网(wǎng)的建设速度(dù)会被大大拖慢。”上述职业投资人称。

在真成投资创始合(hé)伙人(rén)李剑威看来，中国商业(yè)航天市场(chǎng)正在等待“iPhone时刻”，“今(jīn)年到明年是一个非常(cháng)关键的(de)节(jié)点。无论(lùn)是民营企业还是国家队，如果中国(guó)能有公司(sī)或团队实现火箭的入轨和(hé)回(huí)收，大(dà)家会看到希望，商业航天的市场就真正打开了”。

一把关键钥匙

2024年8月6日，长征六号改运载火箭搭载的千帆极轨01组的(de)18颗卫星发射升空(kōng)，成功将卫星(xīng)送入预定轨道(dào)，由此拉开中国低轨卫星组网的大(dà)幕。

公开信(xìn)息显示，千帆星座计划于今年完成108颗卫星发射并组网，3年内完成(chéng)一期1296颗卫星的部署，最终将完成至少1.4万颗低轨宽频多媒体卫星的组网工作。而像千帆这样在国内(nèi)公开(kāi)可查的(de)“万(wàn)星”计划至少还有两(liǎng)个：国际电信联盟（ITU）官网显示，以中国(guó)卫星(xīng)网络集团有限公司为主体计划实施的GW星座共包含12992颗(kē)卫星；今年5月，上海(hǎi)蓝箭鸿擎科技有限公司亦向(xiàng)国际电信联盟提交了名(míng)为Honghu-3（鸿鹄三号）的(de)星座计(jì)划，该星座将由1万颗卫星组成。

在上述中国低轨卫星互联网大规划出来之前，如何完(wán)成商业闭环一直是国(guó)内商业航天企业面临的难题(tí)。千帆星座等卫星组网(wǎng)计划的落地，提高(gāo)了商业航天赛(sài)道的(de)确定性。

江苏深蓝航天有限公司（下称“深蓝航天”）执行总裁赵亚亦说：“火(huǒ)箭就像‘快递’，是运输工具。从短期和(hé)中期(qī)看，往太(tài)空送快递最核心的市场无疑是大规模(mó)的星座组网。”

明确的市场需求(qiú)对行业而言无疑是好的信号。但当大规模星座组网(wǎng)计划开始落地时，长期关注中国商业航天的职业投资人及部分从业者发现，“卡脖子”的地方或许不在需求侧，而在运输侧。

正悦投资的(de)高(gāo)级投资(zī)经理何艺娟算了一笔账：从具体数据看(kàn)，美国SpaceX研发的猎鹰九号火箭的近地轨道(dào)运力为22.8吨，2024年(nián)单(dān)箭发射报价约为6975万美元，折合约3000美元/公斤，合人民币约2.1万元(yuán)/公(gōng)斤。作为对比(bǐ)，国(guó)内商(shāng)业化火箭型(xíng)号发射报价大约在每公斤6万元到15万元人民币之间。猎鹰九号火箭实现一子级（火箭的第一(yī)级结构，负责为(wèi)火箭初始飞行阶段提供主要推(tuī)力并在燃料耗尽(jǐn)后分离）和(hé)整(zhěng)流罩回收，一(yī)子级约占火箭总体成本的(de)67%，整(zhěng)流(liú)罩(zhào)成本占比(bǐ)约10%。目前，SpaceX已经(jīng)成功将一子级重复使用了(le)22次，累积回收复用次数超300次，火箭成本被大幅度(dù)摊薄。“SpaceX已基本实现三天一次的发射节奏，仍(réng)难以满足后续4.2万颗(kē)卫星的(de)快速组网需求。因此，他们推(tuī)出(chū)星舰项目，并在(zài)2024年6月(yuè)份第四次试(shì)验实现了一二级软着陆。如果星舰成功回(huí)收并批量化发射，运输成本有望降低至每公斤10美元，进一步拉大成本差距(jù)。”在何艺娟看来，国内现有火箭的报价显然无法支撑(chēng)诸如千帆这类大规模的星座组网，站在(zài)中(zhōng)美火箭(jiàn)发射报价差距和中国组网的迫切性角度看，通过火箭可回收来降低发射(shè)成本成(chéng)为必然趋势。

“中国的(de)基础工业制造能(néng)力很强，通过部(bù)件优化等可以进一步降低成本，一次性火箭制(zhì)造(zào)成本甚至低于国外。但只有在强大的制(zhì)造基(jī)础上再加上火箭回收技术，真正实现成(chéng)本的进一步降低，才是(shì)国(guó)内快速组网的可期目标。无论(lùn)近期的政策导向还是各家实际(jì)披露的型(xíng)号，大中型可回收液(yè)体火箭都是国有(yǒu)和民营航天企业的发展方(fāng)向。”何艺娟(juān)称。

记者在采访中注意(yì)到，中国商(shāng)业(yè)航天在中(zhōng)短期(qī)内有两个里程碑的概(gài)念已成为业内共识：第一个里(lǐ)程碑是(shì)大型星座组网计划的展开；第二个里(lǐ)程碑是中国可回收火箭的规模化应用。“中国商业航天的爆发点将会在可回收火箭的规模化应用之后，即可回收(shōu)火箭是中国航天进入(rù)新阶段的启(qǐ)动引擎。”何艺(yì)娟说。

北京星河(hé)动(dòng)力航天科技股份有限公司（下称“星河动力(lì)”）战略与公(gōng)共关系高级总监孟(mèng)宪(xiàn)博(bó)称，可垂直(zhí)回(huí)收火箭是目前(qián)经过实践验证、切(qiè)实可行的中大型火箭太空运输降本方(fāng)案。他认为，液体火箭的主要成本集(jí)中在发动(dòng)机，通过火箭一子级的垂直(zhí)回收(shōu)，可实现发动机的复用，大幅降低火箭发射成本，从(cóng)而降低中国卫星互联网建设的整体成本。“该型(xíng)方案尤其适用于我国在建的星网工程、千帆星座等大型星座组网建设，也是(shì)目(mù)前各家商业火箭企业的重点(diǎn)研发方向。”孟宪(xiàn)博说。“无论是面向企业客(kè)户还是个人客户，比如太空(kōng)旅游，成本的大幅度降(jiàng)低(dī)将(jiāng)使得这些服务有利可图，形成可持续的商业(yè)模式。当前企业的利润空间和市场规模都相对较小，难以激发足够的竞争力和技术进步。未来，回收(shōu)火(huǒ)箭将通过良性竞争来促进技(jì)术进步，从而提高产品质量、降(jiàng)低(dī)成本、提供更优质的服务。”深(shēn)蓝航天董事长霍亮称。

在谈及可垂直回(huí)收运载火(huǒ)箭较传统一次(cì)性火箭降本的具(jù)体成效时，赵(zhào)亚称，国内的太空运(yùn)输成本约为每公斤6万至15万元，随着(zhe)回收技术的成熟，深蓝航天的目标是(shì)将这一数字降至(zhì)低于3万元。“制造成本过高，火箭的商业模式是无法成立的。通过回收将(jiāng)成本降低到合理(lǐ)水平，这个产业(yè)将迅速发展。只要你的火(huǒ)箭能够确保安全稳定(dìng)发射，且运力能达到(dào)‘一箭一轨’的标(biāo)准，比如一子级能达到13.6吨的水平，加上每公斤3万人民币甚(shèn)至(zhì)更低的(de)成本，订单根(gēn)本不会缺。”赵亚说。

在采访(fǎng)过程中，记者了解到，作为专攻可回收运载火箭的商业航天企业，深(shēn)蓝航天采用了多种创新技(jì)术降低火箭制造成本。比如，该公司拥有国内首型利用高温合金3D打印技术一体成型的火箭发动机(jī)——雷霆-R液氧煤油发动机，目(mù)前该发动机(jī)已能实现一周一(yī)台的下线(xiàn)速(sù)度(dù)。

赵亚还向经济观察报(bào)透露，深蓝航天预计到2025年便可实现盈利，现在公司考虑更多的是火箭产能(néng)方面的挑战。“火箭造(zào)价非常高，我们可以拿飞机类比。一架飞机也很贵，但飞一次的成本主(zhǔ)要是燃油费用。飞机燃油每吨约为 1万元，根据航程(chéng)的不同(tóng)，飞一次的油费大概在(zài)几十万元到一百万元之间。火箭的燃(rán)料成本其实比飞机要低，使用的是液氧和煤油，液氧的价(jià)格只(zhǐ)有几百块钱一(yī)吨(dūn)。综合(hé)算下来，液体火箭的(de)燃料成本占总体成本不到千分之(zhī)三，有时甚至更低。”霍亮称。

能够显著降低发射成本的可重复使用运载火箭，像一把能够解开中国商业航天(tiān)蓝海市场的钥匙，想(xiǎng)要在此领域成为中国第一(yī)、全球第二的“执钥者”，竞争也颇为激烈。

经济观察报注意到，今年下半年以来，多家航天(tiān)企业密集(jí)安(ān)排了可重复使用运载火箭的飞行(xíng)试验。

深蓝航天就在积极准备(bèi)国内首次可入轨运载火箭——“星云一号”的高空回收试验。星河动力于(yú)今(jīn)年(nián)7月完成其首型可回收运(yùn)载火(huǒ)箭(jiàn)——“智神星一号”整流(liú)罩(zhào)静力、模态、分离(lí)系列试验，并(bìng)计划(huà)于(yú)今年年底首飞，在2027年左(zuǒ)右实现液体火箭的垂直回收。北京星际(jì)荣(róng)耀空间(jiān)科技(jì)股份有限公司于近日在官方公众号披(pī)露，其首款中大型可重复使用液体运载火箭——双曲线三号(hào)的箭上和地面产品均已(yǐ)完成(chéng)投产，预计2025年1月交付，届时双曲线三号模拟箭将开展海上测试。

记者采(cǎi)访的多位职业投资人均认为，在主要火箭企业均拟于(yú)下(xià)半年完成十(shí)公里级别回收试验的背景下，今年底至明(míng)年初，国内将诞生全球第二家掌握可入轨且可回收运载火箭技术的企(qǐ)业。

“一(yī)步到位”还是“固液并(bìng)举中国商业航天的“关键一步””

从(cóng)目前国内商(shāng)业航天企业的研发路径看，火箭企业主要分为(wèi)两类。一类企业如深蓝航天，从创立之初便“死磕”可垂直(zhí)回(huí)收火箭(jiàn)技术。另一类(lèi)企业则(zé)像星河动力、北京星际荣耀空间科技股份有限公司，兼顾一次性固体(tǐ)火箭与可回收液体火箭两条技(jì)术路线。

两条路径孰优孰劣，当前市场中仍存在(zài)争议。一位(wèi)商业(yè)航(háng)天领域的职业投资人称，在没有(yǒu)发射(shè)经验的背景下(xià)，直接想要实现可垂直回收火箭技术的一步到位并不(bù)现(xiàn)实。

孟(mèng)宪博(bó)认为，星河动力之所以选(xuǎn)择“固液并举”的发展路(lù)线，即(jí)“谷神星”系列小型固体火箭和“智神星”系列中(zhōng)大型(xíng)可回收液体火箭，是基于市场需求做的设计。在他看来，由于液体火箭(jiàn)未来立足于可回收，因此更适(shì)合做成(chéng)中大型火(huǒ)箭，以应对大型星座组网的发射市场(chǎng)需要。固体火箭由于成本低、“小快零”，更适合(hé)做成小(xiǎo)型火箭，应对(duì)小卫(wèi)星和小星座的发射市(shì)场。

“除(chú)了星网工程(chéng)、千帆星座这种大型组网任务外，我国还存在一(yī)个由200多家小型(xíng)商业卫(wèi)星公司构成的长尾市场。虽(suī)然每家公司的发射数量都不大，但卫星企(qǐ)业数量多，市场盘子也不小，小型固体火(huǒ)箭对(duì)于这个市(shì)场的适应性极强，这个路线也得到了(le)市场的正反馈。目前，我们的‘谷(gǔ)神星一号(hào)’火(huǒ)箭已成功发射14次，在商业上率先实现了闭环(huán)。同时，我们的液(yè)体火箭也在同步加紧研发，固体火(huǒ)箭的(de)成功也为液体火箭(jiàn)在发射端积累了经验。”孟宪博强调，围绕固体火箭，星河动力在通过“技术(shù)迭代+工业(yè)化批产”的方式进一步压(yā)低成本、提升市场占(zhàn)有(yǒu)率(lǜ)的同时，探索电磁弹射等适合固体火(huǒ)箭的新型技术路线(xiàn)，以期实(shí)现和液体火箭(jiàn)相近的单位运输成本。

但在(zài)投资人看来，在终(zhōng)点都是导向大(dà)中型可回收液体火箭的背景下，与液体火箭不存(cún)在技术继承关系、又无法实现可回收的固体火(huǒ)箭，不值(zhí)得国内民营火箭公司投入太多精力(lì)。“固体火箭和液体火箭(jiàn)属于完全不同的两种技术路线(xiàn)。从固体火箭转向液(yè)体火箭意(yì)味着企业需要重新研(yán)发。一次性液体火箭和(hé)可回(huí)收液体火(huǒ)箭之间虽然(rán)有部分继承性，但在(zài)动(dòng)力系统、气动系统等关键环(huán)节上依然(rán)需要重新设计。”何艺娟说。

在李剑威看来，2015年被认为是中国商业航天元年，很多成立的公司虽然声称要做类似马斯克的事情，但彼时(shí)却选择(zé)了固体火箭，这在他看(kàn)来没有意义。“固体火箭不可回收，且国家队在这(zhè)方面已经做得很好，没有民营(yíng)公司的太多机会。民营公司如果要在运载火箭领域做出成绩，必须(xū)专注于可(kě)回收火箭。”李(lǐ)剑威认为，绝(jué)大多数商业航天企业(yè)还需依靠外部资金维持运转，缺乏自我造血的能力，打造一款有门槛的“拳头(tóu)”产品是民营火箭企业应(yīng)重点考(kǎo)虑(lǜ)的事(shì)情。

“火箭产品必须证明其可靠性，我(wǒ)估计可回收液体火箭领域还需要一(yī)两年时间。固(gù)体火箭领域也有一些进展，但因为是国家队早已成熟的技术，民营公司做类似的事情很难(nán)赚钱。”李剑威说。

在何艺娟看来，抛开固体火箭不谈，在液体火箭的路径选择上同样可(kě)以分为两类。一(yī)种路径是从一次性液体火(huǒ)箭入手，企业先成功研(yán)发并发射，再向大(dà)中型一次性液体火(huǒ)箭迈进，大中型一次性火箭批量成功后再研发可回收技术。另(lìng)一种路径是开始的(de)小火箭(jiàn)就一步到位设计为可回收，之后企业再基(jī)于(yú)小型(xíng)可回(huí)收火箭的经验升级(jí)迭代到(dào)大中型可回收火箭。“为什(shén)么有些企业选择(zé)从一次性火箭入手？或(huò)许是出于融资的考量，发射(shè)成功证明(míng)其商业(yè)化(huà)能力，再通过‘里程碑(bēi)’提高估值以达到融到所(suǒ)需资金、又不至于稀释太(tài)多(duō)股权的目的。”何艺(yì)娟说(shuō)。

限制与挑战

“现在大家不是担心发射的问题，而是(shì)没(méi)地方发射。中(zhōng)美之间在发射工位上(shàng)的差距可能还要大于技(jì)术上的差距。”谈及目前国内民营火箭行业发展面临的挑战时，赵亚(yà)说。

发射(shè)工位指火箭发射时在发射场上占用的(de)具体位置(zhì)或发射台，包括火箭发射所(suǒ)需的各种设施、设备和发射支持系统。发射工位为火箭的发射提(tí)供物理位置，并为发(fā)射过程中(zhōng)的一系列(liè)准备工(gōng)作提供支持，如火箭的组装、燃料(liào)加注、发射控制等。

何艺娟称，发射工位(wèi)确实是限制目前国内火箭发射节奏的主要痛点(diǎn)。2023年，我国航天发射约为67次，发射的航天(tiān)器总数不超(chāo)过200个(gè)；2024年我(wǒ)国航天规划发射(shè)100次，截至目前进度未过半。“国内有四(sì)大发射(shè)场，一(yī)个海上(shàng)发射场，还有文昌商业航天发射场，发射(shè)工位(wèi)和窗口稀缺确(què)实(shí)是(shì)制(zhì)约因素。除此之外，发射的(de)审批管理流程同样是影响(xiǎng)因素。”何艺娟说。

在赵亚眼中，中国和美(měi)国在航天发射条件上存在较大差别，美国三(sān)面环海，其发(fā)射轨(guǐ)迹可以直(zhí)接(jiē)投影到海上，这(zhè)样的地理条件保证了发射的安全性，几乎不存在击中城市的风险，美国可以沿着东西海岸建造许(xǔ)多发射工位。中国因为周边邻国众多，约束条件也相对比(bǐ)较多。

赵亚(yà)称，除了海南(nán)文昌，像酒(jiǔ)泉、太(tài)原、西昌等航天发射场的选址有历史原因，是从当时的战略安(ān)全需求出发，位置都比较偏远。在这样的背景下，以往许多民营火箭企业制造的火箭规模较小不全是技术问题，还与这(zhè)些发射场(chǎng)的(de)地(dì)理位置限制(zhì)火箭的运输有关。

“未来，中国(guó)大量商业航天发射任务将(jiāng)逐步(bù)转向海上(shàng)。海上发(fā)射的一(yī)个显(xiǎn)著优势是灵活，哪里适(shì)合发(fā)射就(jiù)可(kě)以将(jiāng)发射平台拖到哪里。虽然(rán)发射成本可能稍高(gāo)于(yú)陆地，但只要提供(gōng)足够稳定的发射和回收平台，海上发射完全可(kě)行。现在我国的东方(fāng)航天港号自航式发射船（我国首艘商业海上火箭发(fā)射船）造价大约3亿元，不算特别昂贵。SpaceX就拥有十几艘回收船。海上发(fā)射、回收将成为未来发展的重要方向。”赵亚还认为，随着我国(guó)商业(yè)航天(tiān)发射(shè)场建设的不断推进，我国(guó)在航(háng)天发射工位面临的这(zhè)些限制将是阶段性的。

孟宪(xiàn)博(bó)认为，从长远市(shì)场发展看，我国卫星互联网建设对于火箭的需求(qiú)数(shù)量巨(jù)大，必然会对发射工(gōng)位的数量、申请窗(chuāng)口的(de)频次(cì)提出更高需求，相比前些年，国家政(zhèng)策也呈(chéng)现(xiàn)出逐年开放的状态。

“中国民营火箭的发展受到政策、设施(shī)、市场、资金链、产(chǎn)业链等多方因素影响，发射工位建设的(de)进(jìn)程需要一个(gè)客观过程。”孟宪博说。

另外，当前缺乏(fá)造血能力的民营火箭企业，也面临持续融资困难的挑战。

“火箭企业的资(zī)金需(xū)求巨大，包括但不限于基础设施建设、型号研发和试验、人员费用等。近几年，一(yī)级市场资金体量及活跃度(dù)相对有(yǒu)所(suǒ)下(xià)降，如何在(zài)变(biàn)化的(de)大环境下持续获得大额的融资以支撑企业发展，是所有火箭企(qǐ)业需要考虑的问题。”何艺娟说。

在(zài)李剑威看来，虽然目前资本市场相对低迷，但相关的“绿色通道”政策也带(dài)来了(le)机会(huì)。

“绿色通道提到的几个领域中，商业航天(tiān)、低(dī)空经济(jì)、生物制造都(dōu)在列。如果一家企业在商业化上取得了进展(zhǎn)，尤其是有了(le)收入并证明产品的可靠性，它或许能够(gòu)通过绿色通道上市(shì)。”李剑威说，最终还是要看哪家企业能真正交(jiāo)付产品。

在何艺娟看来(lái)，火箭企业至少需要连续三次发射(shè)成功才算初(chū)步具备商业化(huà)能力，就算拿(ná)出能(néng)够入轨并回收的火箭产品，后续的批量化(huà)生(shēng)产对(duì)火箭企业的总体设(shè)计、供应链(liàn)管理能(néng)力、基础设(shè)施(shī)建设等都是不小的挑战(zhàn)。

中国商业航天的“关键一步”="font-L">“对于中(zhōng)国的商业航天产业，重要的是要(yào)有容忍失败的开放心(xīn)态，要尊重市(shì)场、尊(zūn)重创新，不能因为一次失败就收(shōu)得(dé)特别紧(jǐn)，收得太(tài)紧就没(méi)法干了。”李剑威说。

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