SpaceX迈出商业航天关键一步

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划重点

01SpaceX成功完成首次商业太空行走,两名航天员在舱外航天服内开展了史上首次非官方航天员参与的商业太空行走。

02此次任务周期为5天,包括高轨道载人飞行、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。

03由于舱外航天服没有配备独立的供氧设备,航天员需要通过约3.6米长的脐带线缆来输送氧气、保障通讯等。

04中国商业航天市场保持高速增长,预计2024年市场规模约达2.34万亿元。

05目前,国内多家公司正在研发可重复使用火箭,以降低发射成本和提高发射效率。

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人类开启首次商业太空行走

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。


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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。”

探索太空是必然之路

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。

中国商业航天正在爆发时

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。

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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。”

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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。

写在最后

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。

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

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