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米乐·M6国产民营火箭一场性能与成本的硬仗
几乎每一家国内民营火箭企业都想成为中国版的SpaceX,但这些企业距离SpaceX有多远?毫不客气地说,难以望其项背。
数据显示:2023年,仅SpaceX一家,就完成了96次发射,将2514颗卫星送上轨道,而国内整个民营商业火箭发射总次数不及SpaceX零头,只有13次,而且绝大多数的发射都是实验性质。
其实国内民营火箭企业创业潮并不算晚,再加上坐拥庞大的人才储备和2015年政策上的放开和鼓励,国产民营火箭占据天时地利人和,但从现实上看,为何被SpaceX甩出如此之远。
在司库财经看来,国内民营火箭与SpaceX的差距不在技术本身,也不在创新能力,而是外部环境决定——美国不断衰落的制造业为SpaceX带来了市场和机遇,而在国内,民营火箭只是太空探索的补充,而不是必须的替代品。
与多数人认为商业火箭发射看中的是推力性能和发射安全不同,目前商业火箭的核心KPI是单位发射价格,即发射一千克物品所需要的费用。
据资料显示:目前国内星河动力谷神星一号、东方空间引力一号、中科宇航力箭一号批量采购的单位价格分别为8万元/kg、3万元/kg、6万元/kg。
要知道在国际市场,SpaceX目前单发火箭发射价格仅为6700万美元,其LEO单位价格为2.1万/kg,注意单位是人民币,而这还只是SpaceX的零售价,批量采购的价格会更低。
“可重复使用是太空未来发展的关键,它必不可少,我们需要火箭的可重用性,就像我们需要汽车、飞机、自行车的可重用性一样。”
在马斯克眼中,火箭不是无尘车间内匠心打造的手工艺术品,而应该是皮实耐造的工业产品。为此,猎鹰9号大力出奇迹,箭体大量使用不锈钢,并采用可重复使用的推进器及回收技术。
有数据显示:如果第一级火箭推进器实现回收并重复使用,就能将火箭发射成本降低70%,如果第一级第二级火箭推进器实现回收和重复使用,其发射成本只有不可回收火箭的10%。
目前最新的猎鹰9号Block 5型火箭可以做到重复发射10次才需要进行必要的检查和部件更换,而整个箭体寿命更是达到重复发射100次。
目前在国内民营火箭公司中,只有蓝箭航天旗下的“朱雀三号VTVL-1”在今年9月份实现了可重复使用垂直起降回收,而这只是技术验证和实验,距大规模商业应用还较远。
除此之外,中科宇航、东方空间、天兵科技、星际荣耀等公司虽有可重复火箭计划,但其首飞实验时间均定于2025年之后,在进度上,落后SpaceX至少十年以上。
技术上的滞后导致成本降不下来,这是国产民营商业火箭公司的困局,但令人疑惑的是,作为蓝星工业TOP 1,一向重视成本和性能,善于“内卷”的国产制造业为何却在商业火箭领域失效?
很多人认为,SpaceX在成本价格、技术上的领先优势是创新精神或是马斯克个人魅力,但真实的情况却是,中国民营商业火箭企业与SpaceX不同的生存环境和自身定位:
曾经美国火箭发射存在垄断联盟,这就导致NASA对SpaceX这类“火箭公交车”有着极高的市场需求,而在国内,中国航天的快速发展,其运载火箭不仅型号齐全,而且效费比全球第一,这就使得国产民营火箭与SpaceX有着完全不同的定位——是补充,而不是替代品。
在猎鹰9号火箭商业化之前,美国火箭发射市场被波音和洛马共同出资自建的“联合发射联盟”所垄断。据数据显示:在高峰时,“联合发射联盟”占据美国火箭发射80%以上的市场份额。
以该联盟公司旗下的德尔塔IV火箭为例,发射一次地球同步轨道的费用,德尔塔IV火箭需要超过4.5亿美元,而同样规格拿到中国,长征3号发射费用仅为6000万美元。而在单位发射成本上,中国长三乙单位价格为6400美元/kg,“德尔塔”单位价格直接翻倍,达到惊人的12800美元/kg。
其实对NASA等美国客户来说,与费用相比,更为重要的是效率,德尔塔IV火箭从接单到发射需要等待30个月,而中国长征3号火箭发射的间隔只需要21天。
“联合发射联盟”拉跨的效费比,导致美国希望扶持新血液,打破“联合发射联盟”躺平收钱的困局,而SpaceX就是最好的“鲇鱼”。
NASA向SpaceX转让梅林发动机全套技术,直接派遣核心技术骨干团队驻场进行技术指导,此外还提供巨额订单。数据显示:截至2021年,SpaceX共获得美国政府支持经费和订单151.7亿美元,占总经费的62%。
一边是被客户嫌弃,不争气的竞争对手,一边是美国政府庞大的订单,在美国的举国帮助和商业刺激下,在2015年猎鹰9号成功回收一级推进器后,SpaceX订单量快速增长,取代“联合发射联盟”成为第一。
数据显示:2023年,美国全年完成116次火箭发射,其中98次来自SpaceX。而据天眼查资料显示:2023年,SpaceX占到全球发射总数的44%,入轨质量占全球总数的80%,位居全球第一。
目前中国长征系列火箭拥有4代20种型号,拥有低地球轨道(LEO)25吨,太阳同步轨道(SSO)15吨,地球同步转移轨道(GTO)14吨的运载能力。
更为重要的是效费比,以2018年为例,当年中国用美国航天31%的经费,实现了“嫦娥”四号、鹊桥、北斗三号全球服务、月宫一号等项目的发射,以37次的发射次数位居全球第一。
不论是从发射需求,还是内在动力方面,民营商业航天更多是补充,而不是像SpaceX成为取代者。
也是基于此,像零壹空间、星河动力等企业直接避开价格,主打快速响应,发展小中型运载火箭,走“小灵快”的差异化路线。
在海运中,决定港口规模、港口吞吐量的不是港口占地面积本身,而是港口腹地——有多少进出口贸易需求,就会有多大的港口。
这点在航天发射领域同样适用,NASA等美国政府订单为SpaceX提供了维持生存、研发的必备资金,但是真正让其迅速发展的则是来自市场化的推动。
据数据显示:2023年,SpaceX发射的2514颗卫星中,来自星链的卫星数量为1948颗,占比高达77.4%。
目前星链在轨运行卫星达6426颗,其用户规模在今年9月份达到400万人,航天研究咨询机构Quilty Space预计:2024年,星链将实现66亿美元的营收,实现38亿美元的税前净利润。
星链的卫星网络和Space的发射能力形成了一个正向的闭环增长:星链实现盈利,会覆盖更多地区,增大卫星发射数量,SpaceX就能持续不断的赚取发射费用,最终还会进一步降低发射成本。
这种循环一旦建立,SpaceX的发射成本将会越来越低,有资料显示,未来如果星舰实现全箭回收,其发射成本将会下探到脚脖子,仅为1400元/kg,只有国产民营火箭的发射零头。
未来SpaceX将凭借极低的成本,不但会垄断美国卫星发射市场,也会垄断全球发射市场,届时中国民营商业火箭将没有一点生存空间和市场机会。
为此国家开始借鉴“SpaceX—星链”的航天闭环模式。2020年,卫星互联网被纳入国家“新基建”范畴,次年中国卫星网络集团有限公司,负责统筹规划我国卫星互联网领域发展。
目前中国的卫星互联网共有三个计划,一是中国星网的GW星座,规划发射12992颗卫星极低轨道、近地轨道卫星;二是“千帆星座”,即“G60星座”,到2030年累计完成超1.5万颗低轨卫星的互联网组网;三是鸿鹄星座,将在160个轨道平面上总共发射10000颗卫星。
从以上可以看出,未来国内火箭发射市场将有3.8万颗卫星继续发射,据资料显示:仅“千帆星座”,2030年前,平均每年卫星发射需求就高达600颗卫星,2030年之后,每年卫星发射量将达到1800颗。
今年8月,首批18颗千帆极轨01组卫星已经发射成功,中国卫星密集发射组网的大幕已经拉开——高频、量大的发射需求,对于民营火箭来说,谁家报价低,谁就能拿到发射订单。
就国内厂商而言,既有欢喜也有悲伤,以蓝箭航天、中科宇航、东方空间等为代表,对标猎鹰重型复用火箭的厂商将占得先机,而像零壹空间、星河动力等主打灵活快速的厂商将陷入被动。
曾经火箭、太空探索意味着军事和尖端科技,但如今太空开始进入民用化大开发时代,在这场竞赛中,“SpaceX—星链”的航天闭环模式先拔头筹,在性能和成本上领先国内民营火箭企业。
但随着“千帆星座”等卫星互联网规划的相继出台,为中国民营商业火箭指出了前进方向,而蓝箭航天、中科宇航、东方空间等国内一线企业也将是这场太空大开发的参与人和受益者。