從2020年4月,主播薇婭在其“淘寶”直播間里出售“快舟一號甲運載火箭發射服務”開始,逐漸拉近了大眾與火箭之間的距離,并讓商業火箭逐漸通過不同的方式走進大眾視線。而近日,日本媒體報道稱,汽車企業本田宣布涉足將人造衛星送上太空的小型火箭業務,將在2030年之前發射試飛火箭。
航天領域,歷來神秘,關乎一個國家的國防安全與國際地位。如今,為何會有眾多民營企業布局航天領域?
從國內環境來看,2014年以來,我國逐漸放開了對于民營航天企業的限制,相關政策陸續出臺,不斷鼓勵民間資本從事運載火箭研制生產。在政策、技術、資本等多方因素的推動下,近十年來,我國商業航天賽道融資331起,披露融資額高達190.8億元。可以說民營航天領域是一個前景非常廣闊的“藍海”。
但每個商業火箭公司發展戰略不盡相同,可以說是百花齊放,各有特點。面對越來越多的企業涌入商業航天這條賽道,誰能在賽道突出重圍,并笑到最后?這要從企業的發展定位、技術水平、未來規劃等方面綜合考量。
民營火箭商業化之路:可靠、快速響應、低成本、小型化... ...
對于火箭發射行業,國家隊與民營隊有著不同的發展之路,從短期來看,民營企業的火箭發射發展方向是基于如何成功商業化而定位的。
在商業航天行業爆發式增長的今天,國內已有160家相關企業,從事發射服務的商業航天企 業有10余家,競爭激烈異常。然而,由于高投入和長周期是航天產業的特點,商業航天企業需要足夠的資本支持。國內大部分民營企業還處于技術研發階段,到實現持續盈利還需要一段證明時間, 且始終沒有出現行之有效的商業模式,如何保證資金鏈正常成為巨大考驗。
此外,火箭研發是一個高經驗壁壘的行業,起步晚、門檻高、投入高、周期長、需求迫切是國內民營航天公司共同的困境。尤其是在與“國家隊”競爭下,民營商業航天如何找到屬于自己的一條可行之路呢?
有業內人士表示:“火箭研發、發射的商業化與國家早期的發展戰略不同,全球范圍內火箭制造與發射“遠遠無法滿足衛星上天的需求”,商業航天是一個徹底的“需求市場”,因此,要想做到民營火箭商業化,首先要知道市場需求是什么,然后再執行落地,而不是僅從技術角度出發想如何落地,只要你有契合市場需求的產品,就不愁市場。”印證之下可以發現,SpaceX的發展也正是基于“需求市場”的方向而定位向前走的。
近年來,隨著全球低軌星座建設的熱潮,亞馬遜、三星、波音等科技巨頭也相繼披露星座計劃,在衛星規劃數量增長迅猛的背景下,也反而使得商業化火箭發射頻次需求陡增。
因此,在現階段,全球火箭商業化所必須經歷的是產業技術升級、成本壓縮、客戶個性化服務及產品周期縮短等過程。從全球知名火箭公司的發展特點來看,大多公司是以可靠、快速響應、低成本、小型化等特性為發展定位的。
圖片來源:中金公司研報(全球主要運載火箭的發射價格逐漸下降)
值得關注的是,從價格方面來看,現在國際上發射500公斤以下小型衛星,報價一般是每公斤3-5萬美元,國內則是1.5-2萬美元,而國內民營火箭公司零壹空間此前曾表示,他們的目標是做到1萬美元以下。
而火箭商業化發展特性的理解,還要從火箭的分類維度來理解。
按照火箭規模劃分,主要分為重型火箭、中型火箭和小型火箭。小型火箭主要用于運載如通信、遙感及部分導航衛星、組網的近地小衛星等,這部分需求也是目前火箭商業化需求市場的主力。而小型火箭的特點是操作靈活,多采用研發簡單的固體發動機,普遍定位在近地軌道的發射方向上。這也是火箭商業化的的發展特性之一——“小型化”。
按照發動機類型分類,可分為固體火箭和液體火箭。目前,由于在大直徑固體火箭發動機研制上的長期投入,中國固體運載火箭正處在一個非常有利的態勢:固體火箭的產能較高、人才團隊完整、供應鏈完整而強大,質量合格、成本可控。因此,選擇固體運載火箭可提供快速響應的發射服務,其可靠性也更高一些。這也可滿足火箭商業化的“快速響應”、“低成本”和“可靠”三個特性。
綜合來看,火箭畢竟是一種用來實施發射服務的工具,滿足用戶的需求才有其最根本的存在意義。因此,現階段選擇小型的固體發動運載火箭,可以讓民營火箭企業更好的做到商業化落地。
國內民營小型火箭差異化發展
在主攻小型運載火箭業務的民營企業陣營中,零壹空間、星際榮耀和星河動力三家公司都已完成了火箭發射的任務,并確立了商業火箭的第一梯隊地位。
按照進入民營火箭市場的時間來看,零壹空間自2015年成立以來始終專注于低成本小型運載器的研制、設計及總裝,主營業務是為商用微小衛星等小型航天器提供專享發射服務;星際榮耀成立于2016年,從事固體運載火箭和液體可重復使用運載火箭的研發。2019年7月,星際榮耀自主研發的小型固體運載火箭成功發射,并創造多個“首次”;星河動力成立于2018年,定位于低成本商業火箭發射,產品比較聚焦,只做火箭——航天運輸。
經過研究,筆者發現零壹空間與另外兩家公司在發展方向和產品技術定位有所不同。在發展思路和理念方面,零壹空間有著自己的差異化發展規劃。概括來說,就是在航天領域用火箭技術垂直一體化的思路和設計理念進行發展,火箭總體、各核心分系統及零部件自研自造,實現火箭技術高可靠性、高速迭代的同時,降低火箭成本。
首先,從火箭研發及商業規劃的整體來看,研制生產運載火箭是一項復雜的系統工程,從運載火箭總體結構,到火箭動力系統、結構系統、電氣系統、地面裝備系統等等,每一項直接影響著火箭發射的成敗。因此,想要掌握火箭核心技術,必須進行火箭產業鏈垂直一體化布局。
而零壹空間是三家公司中唯一已全面完成從火箭總體設計到發動機、電子等核心分系統和關鍵技術垂直一體化的業務布局,并實現核心技術獨立研發和自主可控的公司。目前已開拓零壹火箭、零壹電子、零壹動力三大技術領域,并成功研制了靈龍、望舒、玄鵲、玄珠、鴻鳴五大神獸產品,已搭建了完善的火箭技術產品體系。
具體來看,零壹空間主攻固體燃料的小火箭——靈龍一號系列火箭。靈龍一號系列運載火箭共包括3型火箭:靈龍一號甲、靈龍一號乙、靈龍一號丙。
此外,為了配合靈龍一號火箭的發射,零壹空間還研發了靈龍一號火箭的發射平臺。
該平臺集火箭發射系統于一體,可以實現運輸、發射相關箭體的功能,可實現快響發射、大范圍機動,不但能滿足民營商業火箭的發射需求,還能為應急發射提供服務。通過平臺內部組件調節,發射平臺可適用于現市場絕大部分直徑小于或等于1.4m的運載火箭。
因此,可以從零壹空間的靈龍系列火箭中,看到其差異化的定位,高效運載、快響發射、智能測發、品質保障等特點,將有效滿足中小型固體運載火箭快速增長的發射需求,填補衛星市場快速補網的需求缺口。
在牌照和流程方面,零壹空間的專業化能力,讓其獲得了國內首張運載火箭發射牌照,也是國內最早擁有軍工四證的民營火箭企業,為其產品在軍工市場的進一步發展奠定了堅實的基礎,且早在2017年12月,零壹空間就成為國內首家掌握固體火箭發動機核心技術的民營企業。
在市場認可度方面,民營火箭企業正處于政府、高校、資本、產業、多行業的多種資源的交叉點,融資超過10億元,對這些資源以不同比例、不同組合的模式,形成多種多樣的結果,達到對企業的利益最大化,同樣這也是市場對公司產品的高度認可的表現。
具體來看,零壹空間的多項產品參與了多項國家級重大戰略工程。并且,公司已服務40家衛星客戶、100余家軍工企業客戶,其中涵蓋航空航天、兵器兵裝、核工業、船舶等十大軍工集團所下屬的相關院所、企業,公司的產品與服務均得到客戶的高度認可。
商業火箭公司產業化的基礎——總裝廠房
在商業火箭這個巨大的藍海市場中,民營火箭企業需要迅速建立自己的競爭壁壘,尤其在某些關鍵技術領域要努力以絕對優勢超過其他競爭對手。在各家企業的發展模式中,一定是打造屬于自己的專業化護城河,并以此作為公司各項發展規劃的“火箭推動器”, 不斷提升企業在行業混戰中的核心競爭力。
隨著商業航天不斷發展,行業內民營企業對自建總裝廠房的需求越來越迫切,在有了技術護城河后,只有擁有了自己的總裝廠房,才能給商業火箭技術研發和產品化提供生產保障,商業火箭公司才能真正進入技術迭代與產業化商業化階段。
業內人士表示,對于民營火箭行業來說,除了單項技術和產品的研發設計以外,火箭研制和發射還面臨著生產質量控制問題,因此,火箭研制的生產保障設施成為了商業火箭公司產業化的基礎。而在火箭的生產保障方面,總裝廠房是火箭大規模商業化生產的基礎保障,可以避免研制與生產中存在的脫節風險。
此外,擁有總裝廠房也意味著企業在深化專業化技術標簽的基礎之上,再增強企業生命力。
從全球來看,最領先的SpaceX和藍色起源都擁有自己的總裝廠房。SpaceX擁有52000平研發總部和總裝基地,藍色起源投資2億美元建造70000平火箭生產工廠。而國內的商業火箭頭部企業中,目前只有藍箭航天和零壹空間擁有已建成投產的總裝廠房。
此外,頭部企業中,星河動力在今年3月宣布自建廠房即將交付使用,但目前具體情況還未披露;星際榮耀在今年9月宣布火箭總裝總測基地落戶北京大興區,預計2022年交付使用。
值得關注的是,零壹空間的總裝基地一期是在2020年3月建設完畢并正式投產的,選址于重慶兩江新區龍興工業園區,該基地當時也成為了國內首個民營商業火箭智能總裝制造基地,可進行火箭的各個關鍵部件和系統測試以及全箭及衛星的裝配和驗證。
在今年5月,零壹空間再宣布火箭智能總裝制造基地二期正式開建,選址也在重慶兩江新區。基地建成后可滿足年產值3-5億元火箭制造及保障裝備的生產及總裝總測,預計今年年底完工并投入使用。基地二期建成后,將為零壹空間創新火箭技術、深耕產業鏈提供有力保障。
可靠性和高成功率是一切技術創新的前提條件
高可靠性是航天領域的重要要求,商業航天也是航天,因此商業火箭公司也需要對可靠性予以充分的重視。一個成本上千萬的火箭,如果發射失敗,可能前期所有投入都將付之一炬,且后續保費還將大幅增加,從而導致發射成本劇增。因此,商業航天公司更應注重產品質量,提升可靠性達到提升技術與產品可靠度、 增加成功子樣數的目的。
2021年8月3日,曾開創民營火箭入軌先河的雙曲線一號商業運載火箭,其第三發火箭在酒泉衛星發射中心點火升空,但此后火箭飛行異常,箭身搭載的衛星在分離后未能正常入軌,本次飛行試驗失利。而這卻是星際榮耀繼今年2月發射失敗后的第二次失利,年內兩連敗的經歷,也讓行業內外越來越意識到可靠性和高成功率才是一切技術創新的前提條件。
在這方面,零壹空間一直堅守的原則是成功率和創新保證一個,絕對不能犧牲成功率。而零壹空間的產品技術也一直是不以犧牲產品質量為前提條件,不斷進行技術的迭代升級,降低研制與管理成本,進而實現低成本與高可靠性兩者間的平衡。
2018年5月,零壹空間發射了中國第一枚民營自研商業火箭,這也是央視認證的民間首發。迄今為止已經完成了4次火箭發射,并且戰略布局液體火箭的研發。在這4次火箭發射過程中,零壹空間持續技術迭代,實現了多個行業唯一。最新一次發射是在2021年2月,其自主研發的OS-X6B新型智能亞軌道火箭在西北某發射場成功發射。
飛往太空的路并不平坦,但對于中國民營航天業來說,這條路也是通往未來與無限可能的路。而在這條路上,國內民營企業也要不斷通過提高自身技術、建設技術高壁壘護城河、適應市場發展等方式突出重圍。