马斯克认为,如果有大约一百万志愿者的话,人类就可以在登陆火星后的30年内在那里创造一个自给自足的文明。而这需要商业航天达到前所未有的高度,没有成功者经验可以参考,因此也被诟病跟诈骗差不多,马斯克的火星计划就像一张空头支票。但在商业航天领域,SpaceX真的做到了“遥遥领先”,做到了全球首次“商业太空行走”。
9月10日,4名航天员乘坐载人龙飞船升空,执行代号“北极星黎明”的商业载人航天任务机组人员由四人组成,包括亿万富翁贾里德・伊萨克曼(Jared Isaacman)、退役美国空军中校斯科特・波蒂特(Scott Poteet)以及两名SpaceX员工——安娜・梅农(Anna Menon)和莎拉・吉利斯(Sarah Gillis)。
9月12日,2名航天员穿戴着SpaceX公司研发的舱外航天服,开展了史上首次非官方航天员参与的商业太空行走。值得注意的是,艾萨克曼和吉利斯的大部分身体已经暴露在舱外,但他们的双脚仍然留在舱内,并未完全离开太空舱。这是因为他们的宇航服没有配备独立的供氧设备,需要通过约3.6米长的[脐带]线缆来输送氧气、保障通讯等。
北极星黎明号任务周期为5天,任务涵盖了四项主要活动:高轨道载人飞行、首次商业太空行走、基于星链技术的激光空间通信以及太空健康影响研究。有媒体认为,这是SpaceX公司探索性载人航天任务的关键一步,首要目的是验证舱外航天服的可靠性并掌握舱外活动技术。未来,SpaceX公司会继续发展独立的载人航天能力,升级相关技术,拓展商业载人航天市场,甚至支持登月登火等载人深空探索任务。
对于此次SpaceX北极星黎明号任务,国内中国航天报也给予了高度评价,“北极星黎明”不仅是一次技术挑战,更体现了商业航天努力不断拓展新领域,有望推动更广泛的社会力量投入载人航天乃至深空载人探索,助力月球、火星任务再攀高峰。
虽然在直播中观看此次太空行走好像很简单,但实际上无论是难度还是安全性都面临许多未知的考验,可以说失败是大概率,成功反而需要运气。马斯克曾将这次飞行形容为“星际时代的早期开拓者”,并且宣布如果一切顺利,未来将有更多人借助相关技术前往地球轨道、月球,乃至更遥远的火星。这次任务原定于 2022 年发射,但因技术和天气等因素多次跳票。
此次飞行的商业航天员,艾萨克曼曾在8月19日的发布会上表示:“无论风险有多大,这次任务都是值得的。我们不知道这到底意味着什么,但只有这么做才能真正改变人类的轨迹,必须朝这个方向迈出第一步。”不得不说艾萨克曼确实是有勇气的人,不仅拿出2亿美元给SpaceX,还亲自多次参与航天任务。如果没有艾萨克曼和马斯克这样的狂热商业航天人士,或许永远会有人说:“星辰大海是我们的未来,但眼下有更多值得投资的东西。”
麦肯锡在一份报告中指出预计到2035年,在一个日益互联和移动的世界中,太空经济将飙升至1.8万亿美元,影响和创造地球上几乎所有行业的价值,并为世界上许多最大的挑战提供解决方案。太空科技不仅仅是火箭科学,从你早上看的天气预报,到送货上门的晚餐,再到你用智能手表打电话,太空科技在每件事上都发挥着越来越大的作用。事实上,像供应链和运输这样的行业只会越来越依赖于卫星和其他空间技术。
譬如,第一代卫星导航主要使用的是多普勒导航技术,利用电磁波衰减来感受位置变化,在工程上取得了成功,但存在诸多缺点,比如定位精度低,定位时间长,设备体积大只能在比较大的船上使用。
等到了第二代卫星导航系统GPS,改用了导航码来测定平台具体位置,GPS的优点在于定位速度很快,只要接收机的计算速度够快,就可以实现实时定位。这对于高速运动的物体有巨大意义,让人类彻底进入导航新时代,比如汽车、高速铁路、飞机、导弹,甚至低轨道卫星,都可以用GPS定位了,让商业运输更具安全性和可靠性。
目前全球仍有94%的地方无网络信号覆盖。像沙漠、森林、海洋……这些地面通信基站和云服务器难以触及的地方,理论上可以接受到卫星信号,近地轨道卫星有优势,而这正是最近几年大火的星链大展身手的地方。
如果没有卫星通信导航,不仅如今的网约车和外卖生意难以成立,轮船运行效率只有原来的百分之几,海运成本会高的惊人,这意味着我们今天的生活将异常昂贵且效率低下。
这些年各种极端气候频发,这对航海方面提出了更高的要求,不仅要比较强的制导能力,还需要能够根据海上气旋、台风、洋流变化等为远洋航运规划最优最安全路径。
目前,全球的远洋导航服务市场主要由日本的Weathernews和挪威的StormGeo两家气象服务公司垄断。他们提供的15天航运气象服务,单次价格高达3000-3500美金。而根据克拉克森研究的最新数据,截至2021年2月,全球100GT以上的远洋推进商船数量已突破10万艘。据此估算,全球每年的远洋航运市场服务价值接近百亿美元。高昂的成本使得市场迫切呼唤更具性价比的产品出现。
这正是高分辨率遥感卫星和导航卫星所擅长的领域,谁拥有更强的商业气象卫星谁就在远洋导航话语权更大一些,就能拥有更低的成本和更高的效率,这就是发展商业航天卫星的意义。
美国市场研究和咨询公司QuiltySpace称,预计SpaceX“星链”将于2024年实现66亿美元收入,并首次实现正向自由现金流。细究背后,SpaceX之所以能够独占鳌头,一方面是产业链垂直整合,发挥集聚效应,进而把控成本和交付周期;另一方面则是形成以火箭制造、火箭发射和回收、地面站建设、卫星制造、运营和服务为一体的商业闭环。
可以说SpaceX已经为中国同行们开了个好头,《中国航天科技活动蓝皮书2023》数据显示,中国商业航天在迈过前期的摸索阶段后,一直保持高速增长,仅2017年至2024年年均增长率保持在20%以上,预计2024年中国商业航天市场规模约达2.34万亿元。
科技领域流传着这样一种说法:基础研究、开发中试、工业生产这三个环节,所需的资金配比是1:10:100。也就是说,企业每进一步,都需要花费10倍于前一阶段的资金。这意味着对资源有限的民营企业来说,其实并没有太多的试错空间;一旦中间哪个环节出了问题,前期的所有付出都可能前功尽弃。
所以中国商业航天公司,有相当一部分选择了SpaceX已经验证成功的道路,那就是可重复使用运载火箭,可以将货运成本压到接近海运成本的程度,对于航天公司自身建设成本也前所未有的降低。有相关职业投资人指出,按照现阶段国内每公斤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,如果不尽快在可重复使用运载火箭技术上取得突破,高密度低轨卫星组网的建设速度会被大大拖慢。
目前,SpaceX已经成功将一子级重复使用了22次,累积回收复用次数超300次,火箭成本被大幅度摊薄。“SpaceX已基本实现三天一次的发射节奏,仍难以满足后续4.2万颗卫星的快速组网需求。因此,他们推出星舰项目,并在2024年6月份第四次试验实现了一二级软着陆。如果星舰成功回收并批量化发射,运输成本有望降低至每公斤10美元,进一步拉大成本差距。”
图片为蓝箭航天朱雀三号
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可重复使用垂直起降回收试验箭,完成了十公里级垂直起降返回的飞行试验。为国内将来实现大运力、高频次、可重复使用的航天发射迈出关键性一步。
此外,航天科工集团快舟火箭、星际荣耀的双曲线二号、中科宇航的力箭二号、星河动力的智神星一号以及天兵科技的天龙三号等,都在按计划研发自己的可重复使用火箭。
有业内人士指出,火箭企业至少需要连续三次发射成功才算初步具备商业化能力,就算拿出能够入轨并回收的火箭产品,后续的批量化生产对火箭企业的总体设计、供应链管理能力、基础设施建设等都是不小的挑战。对于中国的商业航天产业,重要的是要有容忍失败的开放心态,要尊重市场、尊重创新,不能因为一次失败就收得特别紧,收得太紧就没法干了。
任何新技术的爆发都离不开需求侧的支持,当前大规模卫星组网发射需求井喷,才带动了火箭“热”。但任何时候都不要忘了这个行业的“三高一长”的特点,高风险、高投入、高技术、长周期是所有商业航天公司都必须面对的问题。因此打通商业逻辑闭环,实现正向现金流的SpaceX才能成为行业内数一数二的老大哥。学习SpaceX才有超越SpaceX的可能,而不是老想着一鸣惊人。
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参考资料:
首次商业太空行走 来源:中国航天报
中国商业航天集中爆发 来源:36氪
中国商业航天历史性一幕 来源:投资界
商业航天背后的另一场技术赛跑 来源:空天界
远洋气象导航市场趋势 来源:路小白笔记
中国商业航天的“关键一步” 来源:经济观察报