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中国商业航天三年简史:全产业链突围与多场景赶超

2018-5-7 07:40| 来源: 21世纪经济报道 |作者: 戴春晨| 查看: 2121| 评论: 0| 责编: 站长

摘要:   业内人士普遍认为,在已经跨入5月份的2018年,国内商业航天领域有望结束技术积累的“萌芽期”,迎来商业化全面爆发的新阶段。
导读
  中国企业正在努力追赶升级,可以学习发达国家,政策上鼓励政府采购向民营企业开放,由此促进民营航天企业的发展。只要不涉及国家安全,一般的航天产品和服务要交给市场,政府要最大限度地购买民营企业的航天产品、技术和服务。
  5月4日,Facebook进军卫星互联网服务的消息,开始刷屏社交网络。在低轨卫星互联网的赛道上,美国将从 Space X 与One Web“双巨头”格局,转为“三足鼎立”。也正是同一天,中国长征三号乙运载火箭将亚太6C卫星发射升空。
  同一天发生的两件太空大事,显示全球商业航天领域的竞争趋热。
  业内人士普遍认为,在已经跨入5月份的2018年,国内商业航天领域有望结束技术积累的“萌芽期”,迎来商业化全面爆发的新阶段。
  中国商业航天浪潮肇始于2015年前后。短短三年之间,政策和市场保持良好互动,深邃的太空被越来越多中国企业视为潜藏商机的宝矿。传统航天时代唱主角的国家队,摆弄资本风云的上市公司,带有工程师文化印记的初创项目,不约而同登上中国商业航天的舞台。
   这三年,国内商业航天企业完成了从卫星设计研制、火箭研制发射到卫星在轨运营及商业化应用的“从0到1”,商业航天在国内逐渐形成自循环的生态系统;也正是这三年,以北斗导航、高景一号等重大专项突破为引领,中国商业航天企业不仅继续深耕导航、通信、遥感三大主流市场,还开始扩展至卫星互联网、高通量通信、科研实验卫星等应用场景。
  在商业航天的全球竞赛中,蓝色起源、Space X、One Web 等无疑处在第一梯队。中国企业面向太空的拓展,已形成缩小与强者差距的追逐游戏。
    逐步实现全产业链覆盖
  在商业航天的语境中,2018年对国内的普通民众似乎有着某种意义。
  今年2月初,Space X的“重型猎鹰”火箭搭载着红色跑车成功发射。人们当前对商业航天的热情,以及舆论对中美航天产业差距带有焦虑情绪的叙述,很大程度起源于这次发射。
  即使从蓝色起源、Space X 创立的2000年算起,美国商业航天也走过了十七八年的历程。而中国直至2015年前后,商业航天企业才开始成规模涌现。仅用三年时间去追赶海外对手的十几年,看起来难免让人焦虑。
  不过幸运的是,在商业航天的赛道上,中国企业与Space X等海外对手的差距正在缩小。
  从卫星的设计研制,到火箭的研制发射,到卫星在轨运营与商业化应用,商业航天产业链上核心环节,国内都有相关企业的主营业务在萌芽和生长。
  这意味着国内已经构建起了商业航天的全产业链,形成了一套自循环的生态系统。
  在4月23日的首届中国航天大会·商业航天产业国际论坛上,未来宇航空间技术研究院创始人牛旼援引该院的调研报告称,围绕着商业航天全产业链,目前国内不少城市已经分化出不同的功能。其中,北京成为航天人才聚集区和商业航天研发总部所在地,而武汉、西安、重庆、深圳等制造业链条和军工配套完善的城市成为商业航天重要的制造基地。
  在这条日渐补全的产业链上,国内企业最早实现的环节是卫星研制。电子元器件的普及,以及“立方星”技术的引进,使得全球研制微小卫星的成本和技术门槛双双降低。2016年年初成立的天仪研究院,于当年11月成功发射“潇湘一号”。这是当前这股商业航天浪潮中,成功实现“上天”并在轨运营的第一颗商业卫星。在随后的两年间,上市公司欧比特(14.790, -0.34, -2.25%)的“珠海一号”、冯仑的“风马牛一号”、九天微星的“少年星一号”等先后“上天”。卫星研制、卫星运营的链条被补全。
  不过,相较于做火箭起家的“Space X”们,国内在商业火箭发射环节的空白仍是明显的短板。
  承担起责任的,自然是传统航天时代唱主角的国家队。在今年过去的几个月,航天科技(19.220, -0.07, -0.36%)已经完成商业发射主力火箭“长征十一号”的“拼车”和“专车”服务。这改变了过去商业卫星只能搭载国家任务发射剩余载荷“顺风车”的格局。
  国企航天科工旗下的商业火箭公司已于2017年1月,用“快舟一号甲”火箭完成商业发射的首秀;而另一款专注于商业发射的主力火箭“快舟十一号”,则将在2018年上半年以“一箭六星”的形式完成首飞;航天科工在武汉布局的商业航天产业基地则将在2018年年底建成投产。
  这还不是航天科工拥抱商业航天的全部,航天科工正试图贯穿商业航天全产业链。在前述论坛上,航天科工总工艺师符志民提及他们对商业航天最新的“五云一车”计划。这项研发期长达10年的计划包括火箭、卫星互联网、空天飞机、超高时速的超级飞车等。
  正在萌芽的还有中国民营火箭。公开信息显示,翎客航天已于2017年宣布完成小型火箭悬停技术的验证,这是实现火箭可回收的关键技术;零壹空间、蓝箭航天等初创企业已完成火箭发动机技术的试车,并将整装火箭的首秀时间表定在2018年;另一家成立仅一年时间的星际荣耀,已在海南的发射场完成火箭亚轨道飞行的技术验证。
  值得注意的是,这些初创企业设计研制的商业火箭,走的几乎都是自主研发路线。
  这也就意味着,首枚中国民营商业火箭,极大可能在近期诞生。中国民营企业实现商业航天的全产业链覆盖,也有望在2018年完成。
    建立完善的商业航天体系
  中国商业航天拿得出手的,不仅是刚刚补全的产业链。从某些核心技术上看,中国没有落后太多的结论也成立。
  “从中国企业正在研发的前沿技术看,中国与美国等发达国家差距还不算大,没有形成明显的代差。”小火箭工作室创始人邢强说。他从事火箭技术研究和咨询工作已有10年。
  当前,商业航天最为关键的技术之一,是航天发动机技术。这是火箭、空天飞行器的主要动力系统。以液体发动机为例,当前最前沿的技术是探索研制液氧甲烷发动机。相较于当前主流的液氧煤油和液氢液氧两个组合,液氧甲烷具有冷却能力强、比冲高(考验燃料性能指标之一,比冲越高油耗越少)、不易结焦等优点,同时单位质量燃料的成本只有煤油的1/3和液氢的1/30。这种特性使得液氧甲烷成为推动火箭、空天飞行器低成本、可重复使用的最理想组合。
  在液氧甲烷发动机这条赛道上,走在最前面的是Space X 与蓝色起源,两家企业分别有代号为“猛禽”和“BE-4”的液氧甲烷发动机,均已研制成功并出厂。中国的速度也没有慢太多,中国初创企业蓝箭航天在近期已经宣布完成液氧甲烷发动机推力室的试车。
  另有公开消息显示,国家队航天科技曾在2016年成功完成液氧甲烷发动机项目的研究。
   “中国液氧甲烷发动机在推力室、喷注器等技术方面已经取得突破。”邢强说,“如果中国企业能够完成整箭的装备发射,就相当于中国追平世界最前沿水平。”
  类似的情况还体现在发动机外壳材料上。国际上制造航天发动机的外壳,过去使用的是超高强度的D6AC合金钢,如今的趋势则是采用更先进的凯夫拉纤维和玻璃纤维缠绕的高强度复合材料。目前,美国的发动机外壳已开始大规模采用后者,中国虽然开始配备,但还未形成大规模运用的趋势。
  “中国的产业链配套和工业基础正在迎头赶上,”邢强告诉21世纪经济报道记者,“这也体现了商业航天发展(10.470, -0.03, -0.29%)是建立在一国工业基础之上的。”
  但某些技术研发步伐的追赶,并不代表商业航天整体水平的接近。国内许多行业的创新经验表明,拥有最先进技术的企业,并不一定是笑到最后的赢家。更何况,中国当前的技术还位居人后。
  我国有名的空气动力学家黄志澄就曾撰文分析要“理性培育颠覆性技术”。他提醒商业航天界的人们,颠覆性创新具有不确定性。假使这项新兴技术能够坚持前行,不断完善而达到成熟,最终就有望得到广泛运用。但许多新兴技术在泡沫破灭之后,或由于缺乏资金的继续投入,或由于技术本身的缺陷,并不能重新复苏,从而陷入了“死亡之谷”。
  事实上,黄志澄描述的可能性,已经被近些年国内双创浪潮中的某些行业所验证。从商业逻辑上看,技术要真正地实现赋能,就一定要与具体、实际的需求结合起来。没有需求,没有可靠的商业化应用场景,技术就失去了意义。
  从当前的情况看,国内当前的商业航天企业,还难有底气说已经完全穿越“死亡之谷”。一些卫星运营企业已经找到科研试验、卫星互联网、航天+STEAM 教育等商业化场景,但更多企业的卫星和火箭还处在讲故事的阶段。
  不过,诸如 One Web 等海外知名航天企业,也处于讲故事的阶段,其主营业务尚未真正落地。
  即使是如今风光无二的Space X,在经历多次试验失败资金告急的2008年,也险些跌入“死亡之谷”。拯救这家“明日之星”的是NASA 送来的高达16亿美元的国际空间站补给合同。
  这是美国完善的商业航天体系优势所在。
  中国国际工程咨询有限公司国防业务部副主任刘富荣认为,美国的商业航天已经先后经历放松管制、开放竞争两个阶段,进入鼓励商业航天优先发展的3.0阶段。目前,美国已经建立了完善的商业航天体系,这不仅包括政策、管理等宏观环境,还包括供应链健康、产业链完整、竞争高效的产业体系。总体而言,中国商业航天体系还没有建立起来,至相当于美国从放松管制到开放竞争的1.5阶段。
  4月24日,在哈尔滨的“中国航天日”活动的讨论中,来自体制内外的多名人士均持这一观点——中国企业正在努力追赶升级,可以学习发达国家,政策上鼓励政府采购向民营企业开放,由此促进民营航天企业的发展。
  中国航天基金会理事长吴志坚指出,只要不涉及国家安全,一般的航天产品和服务要交给市场,政府要最大限度地购买民营企业的航天产品、技术和服务。
  4月24日,中国新舟航天基金在“中国航天日”主会场和航天系统某院所签署了合作协议。该基金会董事长邓小青告诉记者,双方将合理寻找和培育有潜力的商业航天项目。同时,航天院所承接的国家课题的部分业务,将有望发包到民营企业。

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