入轨之后 商业航天提质发展按下“快进键”丨寻新记

封面新闻记者 边雪 朱宁 秦怡
在难以目测边界的无垠沙漠中,驼铃声响,在天际间留下回声。拿出手机给亲朋好友打个视频电话,分享大漠美景,已经不是只有科幻电影里才能出现的场景了。
商业航天,是指在市场化原则下,通过商业化方式运作参与航天事业发展,探索国家民用空间基础设施市场化、商业化新机制。得益于商业航天的发展,作为应用场景之一的商业卫星可应用于通信、遥感、导航等多个领域。从日常应用来说,借助卫星通信功能,即使在无人区也能拨打电话发消息;在地震等灾情发生后,商业低轨卫星能够第一时间对地面进行影像覆盖,为应急救援提供支持。
近年来,我国商业航天已从初创期转入快速发展时期,成为中国航天事业的重要补充,为加快发展新质生产力注入新动能。前不久发布的《中国航天科技活动蓝皮书(2023年)》显示,2023年我国共实施了67次航天发射,其中有26次商业发射,发射成功率达96%;共研制发射120颗商业卫星,占全年研制发射卫星数量的54%。
迎着春风,今年《政府工作报告》提出大力推进现代化产业体系建设,加快发展新质生产力,积极培育新兴产业和未来产业,积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎。
精准“入轨”之后,首次被写入政府工作报告的商业航天,正昂首阔步地飞速前行。
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低成本——商业卫星的核心
“低成本化、规模化、星座化、低轨化是卫星产业的四个趋势。”走进中国商业航天领域第一家独角兽公司银河航天,银河航天卫星星座通信系统架构师林广荣便表达了自己对商业航天领域发展的看法。
“卫星要让人用得起,才能够有更广阔的市场和发展,这就需要我们思考,如何让卫星更便宜。”林广荣介绍道,从卫星角度来说,可以继续提升单次发射的运载量,但这是一个复杂且多层面的任务,涉及卫星设计、制造等多个方面。
从卫星设计层面来说,首先需要采用轻量化设计,利用先进的材料和技术,减轻卫星的结构质量,同时确保结构的强度和稳定性;其次是集成化设计,将多个功能模块集成在一起,减少冗余部件,降低整体质量;另外还可以采用模块化设计,使得卫星可以灵活配置,根据任务需求增减模块,提高发射效率。
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银河航天灵犀03星发射前压紧状态。(图源:受访者供图)
“在6G时代,卫星应用的星地融合网络是以地面网络为基础、以卫星网络为延伸,结合通信、遥感卫星,形成空天地一体的泛在网络,为万物互联的泛在网络需求提供支撑,迸发出广阔的市场活力。”银河航天公共事务总经理徐颖表示,“如果要完成星地融合网络,就需要发射大量的卫星,从卫星端来说,如何让卫星体积更小、重量更轻、算力更强就是我们研发人员的任务了,银河航天也在这个领域做出了一定成绩。”林广荣说。
在银河航天方舟实验室,一块好像“飞毯”造型的金属板引起封面新闻记者的好奇。林广荣指着这块“飞毯”介绍道,这块“飞毯”上有可以通信的天线,又有可以把太阳能转换成卫星能源的太阳片,是一种相控阵天线和太阳翼一体化的通信卫星,其关键技术称为“翼阵合一”。“翼阵合一”的卫星能让天线面积巨大的同时具有强大的能源系统,可以使卫星在传输信号的时候功能更强大,也能够在发射时更加节省发射空间,降低发射成本。
据了解,通过研发适应批产的低成本卫星,银河航天利用我国工业体系开拓商业化供应链,构建柔性智能卫星生产线,创新实现并初步实践了“卫星设计—生产线—供应链”的量产三角模型。“随着技术的迭代,我们可以做到同价格功能更多,同功能价格更便宜,现在发射同样一颗卫星成本不到此前的三分之一,未来可能会降至十分之一以下。”林广荣说。
2023年7月23日,银河航天灵犀03星发射过程中。(图源:受访者供图)
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创新下的技术迁移
商业航天是技术含量高、创新驱动强的产业,作为一种新质生产力的体现,商业航天领域每年都有很多颠覆性的技术和科技创新集中涌现。
在与银河航天合作前,重庆大学机械传动国家重点实验室副教授、重庆精刚传动科技有限公司董事长李俊阳的科研团队已经做了很多关于谐波减速器方面的国家项目,储备了大量相关技术,但可以说是“手头有杆枪,不知道兔子在何方”。正是由于银河航天的核心部件降低成本的需求,引领了李俊阳及其团队进行产学研用的联合攻关与技术创新。
航天应用领域的谐波减速器,因为太空环境特殊,需要特殊处理降低部件之间的磨损,否则在太空中磨坏了可修不了,原有办法需要在部件表面镀一层硬膜提高耐磨性,这层膜成本非常昂贵。而在工业机器人上应用的谐波减速器,解决磨损的办法是通过齿廓设计优化,来改善齿轮的啮合,减少摩擦,这样成本就大幅降低了。
李俊阳团队正是沿着这个思路,从考虑太空使用的工况环境进行针对性的齿廓设计和修形入手,最终使产品既可满足太空使用寿命,也可以将成本降低至三分之一。如今,其公司也已成为谐波减速器在航天应用领域的民营企业供应商。
在四川成都,环天智慧科技股份有限公司是一家拥有10颗卫星的企业,也是西南地区唯一拥有自主可控卫星星座的企业。
通过该公司的天府星座卫星,耕地运营者可通过卫星影像+AI识别动态监测到区域内的耕地现状、耕地变化以及高标准农田建设和提质增效项目情况,可以助力天府粮仓更好地建设。
环天智慧董事长邹云坤告诉封面新闻记者,目前国内商业航天正在快速发展,吸引了大量资本、社会力量和地方政府投入商业航天的浪潮之中。“随着航天技术的创新发展和与民用领域的深度融合,卫星通信、卫星导航、卫星遥感更深度地服务于民生领域的各行各业。”
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“腾空”加速 民营火箭“茁壮成长”
想要更好地探索太空,就离不开火箭。作为“腾空”的运载工具,火箭是太空活动的基础。
在商业火箭这一赛道的玩家,对“火箭大街”项目一定不会陌生。初春乍暖,在北京南部北京经济技术开发区(简称“亦庄”),以荣华南路为核心,半径不足两公里的区域内,中国商业航天估值位于市场前列的民营火箭企业分布于此,中国最早一批成立的商业航天企业蓝箭航天也是其中一员。
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朱雀二号(图源:受访者供图)
2023年7月12日,全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭朱雀二号遥二运载火箭,在酒泉卫星发射中心腾空而起,成功入轨。这也是国内民商航天首款基于自主研制的液体发动机实现成功入轨的运载火箭,填补了国内液氧甲烷火箭的技术空白,意味着我国首款大推力液氧甲烷发动机通过飞行验证,标志着我国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得突破。
致力于液体运载火箭研发的蓝箭航天,已形成自主可控的全链条交付能力,降低商业火箭发射成本,为商业火箭发射市场带来变革也近在咫尺。
“中国商业航天目前处于蓬勃发展的阶段,政策、资金、人才等要素整体上来看是在朝着这个产业聚集。”蓝箭航天董事长张昌武告诉封面新闻记者,从业内企业的角度来看,竞争与机遇并存,在火箭、卫星、卫星互联网、卫星下游应用等赛道上,商业化的程度不一,但都出现了许多市场参与者。
张昌武表示,从全球来看,中国商业航天的发展水平与美国相比还是有不小的差距,这与产业发展所处的阶段以及目标牵引是有关系的。“运载火箭是商业航天产业核心环节,是一个高投资、高风险的行业,决定了需要在政府的扶持帮助下发展的,比如针对商业发射的监管政策的不断优化、市场的进一步开放等。”
近10年来,我国商业航天从零开始发展,至今已然成为我国航天不可或缺的重要力量。2023年12月5日,北京星河动力航天科技股份有限公司发射“谷神星一号”,顺利将2颗卫星送入轨道。2023年,公司共实施7次发射,其中包括1次海射。
“2023年中央经济工作会议新增了商业航天战略性新兴产业的表述,以及商业航天被写入政府工作报告,这些表明中央层面明确支持商业航天产业发展,作为业内企业感到振奋,也感到机遇非常宝贵。”张昌武直言,中国商业航天发展有赖于领域内实质性的能力提升和技术突破。“尤其是大运力可重复使用运载火箭技术,必须在未来3年实现根本性的突破,中国商业火箭发展的真实刻度应该是跟可重复使用火箭的刻度对齐的。”
航天事业挑战大、风险高,但在张昌武看来,商业航天发展确实迎来了重大的窗口期和机遇期,也决定这个阶段行业和企业需要更加的冷静和务实,需要更加的扎实和严格。“应该说国家从政策和资源层面对商业航天有了系统性的指引和保障,接下来就需要企业做好自己交付成绩。”
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商业航天发展需形成产业市场体系
浩瀚星河,我国勇于探索太空的商业航天、卫星公司,正“百花齐放”。蓝图虽已绘就,但仍需加快前进步伐。
“商业航天研发、验证等带来了市场化思维和商业模式的创新,高效完成过程,可以对全球尖端的技术和市场动态做出快速反馈。”卫星应用产业协会首席专家庞之浩对封面新闻记者说,长久以来,中国航天事业以重大科研为主的模式,尚未构建出真正意义上的工业化产品。商业航天模式与传统航天模式相比,更加包容新技术和新理念,决策、研发和生产的流程也更加高效。
区别于传统航天工程,商业航天产业以市场需求为导向,采用更灵活、更高效的资源配置模式,需要利用互联网模式实现规模效应,规模是互联网最好的工具,形成规模才能催生更好的商业模式和更大的应用市场。
对于新质生产力在商业航天领域的应用,庞之浩告诉封面新闻记者,新质生产力的形成过程要求充分整合科技创新资源和现有产业基础,是要素质量提升和资源配置效率改善的过程。“从商业航天领域来说,商业航天将航天事业从科研模式转成工业模式,意味着商业航天需搭建一个完整的链条,驱动一条产业链上的公司通力合作,从而形成一个可持续的产业生态。”
新型商业航天企业凭借其专业性,在商业航天产业链条的关键环节发挥引领作用,建立起有效的商业运营模式,不断把商业航天推向规模化、产业化。在产业链上的传统地面工业企业,正发挥我国成熟的工业体系优势,与航天企业相互赋能,构建新型航天产业生态。
或许在将来的某一天,人类徜徉在星辰大海的太空里的愿望,也会加快实现。