回到現(xiàn)實(shí)的民營(yíng)航天 離商業(yè)化還有多遠(yuǎn)

星際榮耀運(yùn)載火箭所攜衛(wèi)星成功入軌，算得上是商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的里程碑。這個(gè)領(lǐng)域離真正的商業(yè)化還有多遠(yuǎn)?不妨耐心一點(diǎn)。2019年7月25日，國(guó)內(nèi)第三枚民營(yíng)運(yùn)載火箭“雙曲線一號(hào)”火箭成功發(fā)射。隨著地面上人群的歡呼和媒體的關(guān)注，民營(yíng)火箭企業(yè)在迎來“爆發(fā)式”發(fā)展后，到了一個(gè)關(guān)鍵的十字路口。

未來航空航天Future Aero Space數(shù)據(jù)稱，民營(yíng)航天初創(chuàng)公司有60家;到了華爾街日?qǐng)?bào)，這個(gè)數(shù)字是80家;更有外媒把這個(gè)數(shù)字抬到“超過100家”……60、80、100，僅以商業(yè)航天中的火箭行業(yè)為例，據(jù)統(tǒng)計(jì)截止2019年4月，國(guó)內(nèi)具有獨(dú)立法人資格的民營(yíng)火箭企業(yè)已有41家，民營(yíng)火箭迎來了真正意義的大發(fā)展時(shí)期。而前沿科技出現(xiàn)扎堆的初創(chuàng)企業(yè)時(shí)，始終與“民營(yíng)”捆綁的“商業(yè)化”需求就無法回避地走向臺(tái)前。

已經(jīng)由最開始的用各種行動(dòng)“證明自己”，轉(zhuǎn)到面臨做出商業(yè)化落地的選擇。

民營(yíng)火箭，

民營(yíng)火箭趨勢(shì)明朗，但商業(yè)化“走老路”行不通

初創(chuàng)企業(yè)扎堆本身就是未來前景的一種證明，但是，“火箭”可以很熟悉，“火箭的商業(yè)化”卻是全新的領(lǐng)域。

1、商業(yè)火箭坐定“賣方市場(chǎng)”

聯(lián)邦航空管理局(FAA)統(tǒng)計(jì)已有市場(chǎng)需求，認(rèn)為未來10年有2619顆“載荷”等待發(fā)射入軌，全球總商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)空間將超過250億美元;

國(guó)內(nèi)商業(yè)火箭公司零壹空間CEO舒暢曾對(duì)媒體表示，有1000顆全球“主網(wǎng)計(jì)劃衛(wèi)星”，但現(xiàn)在火箭發(fā)射數(shù)量剛接近40次;另一家商業(yè)火箭公司藍(lán)箭CEO張昌武曾在采訪中表示，到2020年全球大概有5千到6千顆待發(fā)射的“低軌衛(wèi)星”。

不管從什么口徑，商業(yè)火箭的市場(chǎng)規(guī)模都十分可期。

商業(yè)航天

然而，正如大部分業(yè)內(nèi)人士所言，全球范圍內(nèi)火箭制造與發(fā)射“遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足衛(wèi)星上天的需求”，

風(fēng)頭無兩的SpaceX，正是在這樣的“賣方市場(chǎng)”里橫空出世，讓不看好者大跌眼鏡。

2、商業(yè)化是一個(gè)全新的命題，“從無到有”只是開始

一方面，大量的發(fā)射缺口意味著商用火箭的服務(wù)過程一定是高頻次的，至少遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于當(dāng)前官方火箭發(fā)射的頻率;另一方面，唯有低成本才能讓高頻次釋放，傳統(tǒng)火箭發(fā)射成本下，“預(yù)測(cè)”的發(fā)射頻次很多都無法落地。

火箭發(fā)射在未來必然以低成本下的高頻次需求為主。

所以，

對(duì)民營(yíng)航天企業(yè)而言，商業(yè)化是一個(gè)全新的命題，沒有經(jīng)驗(yàn)可以復(fù)制，但至少商業(yè)市場(chǎng)的邏輯一定是低成本+高可靠性。

在現(xiàn)有的航天工業(yè)體系中并不具備，可靠性往往伴隨著高成本。

可惜的是，這個(gè)路徑作為商業(yè)公司，復(fù)制舊有航天工業(yè)體系中的產(chǎn)品路線未必是最優(yōu)選擇，它

民營(yíng)航天企業(yè)需要探索新的思路，在這種背景下，國(guó)內(nèi)外基于“新思路”的產(chǎn)品顯現(xiàn)。

馬斯克稱SpaceX“有效載荷最大”的重型獵鷹火箭型號(hào)價(jià)格僅為1.5億美元，這個(gè)數(shù)字只相當(dāng)于老對(duì)手ULA的37.5%(平均4.35億美元)，而其方式，就是運(yùn)用了工業(yè)化、社會(huì)化的生產(chǎn)模式，將單機(jī)產(chǎn)品的性價(jià)比做到極致，不斷降低生產(chǎn)成本，用來保持較有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。

此外，Space X和藍(lán)色起源也在探索更加廉、易復(fù)用的甲烷推進(jìn)劑用于下一代的運(yùn)載火箭產(chǎn)品中，以滿足未來運(yùn)載火箭的發(fā)射需求。而如Rocket Lab等專注于小型運(yùn)載火箭的公司，則將目光標(biāo)準(zhǔn)在新的更低成本的技術(shù)上，其發(fā)射成功的電子號(hào)火箭就是一枚采用電驅(qū)動(dòng)推進(jìn)劑泵同時(shí)也是全球首個(gè)采用3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)的火箭。

先驗(yàn)證能力，再來商業(yè)化？

在國(guó)內(nèi)，火箭雖然起步較晚，但短短幾年也經(jīng)歷了發(fā)射探空火箭來引起關(guān)注到發(fā)射小型運(yùn)載火箭來驗(yàn)證流程和技術(shù)再到結(jié)合自身特點(diǎn)來發(fā)展差異化核心產(chǎn)品這樣的路徑。

如果注意觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)有趣的現(xiàn)象，目前市面上有相當(dāng)一部分民營(yíng)火箭公司似乎不約而同地選擇了“先固后液”這樣一種產(chǎn)品路徑，并且先后宣布了自己在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)方面的最新進(jìn)展。

液體火箭將是商業(yè)化資源的集中之處

其實(shí)這個(gè)路線結(jié)合國(guó)外商業(yè)火箭發(fā)展的脈絡(luò)也很好理解——只有自己能夠掌握核心技術(shù)的產(chǎn)品，才可以給未來帶來盈利的可能。對(duì)于民營(yíng)火箭公司來說，目前只有自研的液體火箭才能具備這樣的條件?？梢灶A(yù)見，未來在民營(yíng)火箭公司中，

1、固體火箭意義非凡，但民營(yíng)企業(yè)不占優(yōu)勢(shì)

提到固體商業(yè)火箭，我們耳熟能詳?shù)钠放谱匀皇呛教炜乒さ目熘巯盗幸约敖诤Ｉ习l(fā)射成功的長(zhǎng)11火箭，未來，還可能出現(xiàn)價(jià)格更低的捷龍火箭，在這個(gè)市場(chǎng)從現(xiàn)在看來，似乎沒有民營(yíng)火箭公司什么事。

民營(yíng)火箭公司在發(fā)展早期，利用固體火箭能夠很好地走通流程、驗(yàn)證技術(shù)能力。但是，當(dāng)回到商業(yè)化這個(gè)終極目標(biāo)上時(shí)，對(duì)各方面資源能力相對(duì)有限的民營(yíng)航天而言，它們必須做出選擇，敲定到底需要一款什么樣的產(chǎn)品來作為主流，如同SpaceX一樣。

固體的路線是走不通的，這不是因?yàn)楣腆w火箭產(chǎn)品上有什么問題

至少?gòu)哪壳皝砜矗?，?duì)的產(chǎn)品表達(dá)出了充分的技術(shù)和商業(yè)價(jià)值。

民營(yíng)企業(yè)在供應(yīng)鏈和市場(chǎng)方面并不占優(yōu)勢(shì)：

一方面，

在供應(yīng)鏈上，核心原料固體燃料屬于嚴(yán)格管控的火工品，民企較難拿到生產(chǎn)資質(zhì)，只能求助于那些擁有資質(zhì)的企業(yè)，而恰恰固體燃料的成本又占到固體火箭的七成以上，產(chǎn)業(yè)鏈條掌控力變得很差;

在市場(chǎng)方面，目前還沒有官方消息來確定雙曲線一號(hào)的報(bào)價(jià)，而國(guó)有商業(yè)航天在固體火箭方面則早已有深耕，前面說過的快舟系列、長(zhǎng)征系列、還有不久后將要首飛的有“價(jià)格殺手”之稱的捷龍火箭都是具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，民營(yíng)火箭公司并不具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

有體系化而非單一方面的優(yōu)勢(shì)。

另一方面，民營(yíng)企業(yè)在固體火箭產(chǎn)品與運(yùn)營(yíng)體系建設(shè)上也已經(jīng)落后太遠(yuǎn)，隊(duì)的固體運(yùn)載火箭產(chǎn)品除了長(zhǎng)年積累下來的技術(shù)成熟度，其發(fā)射市場(chǎng)價(jià)格、響應(yīng)周期、制造成本等各方面

2、固體火箭無法“訓(xùn)練”液體火箭的技術(shù)能力

固體火箭技術(shù)對(duì)液體火箭在核心技術(shù)上的前置價(jià)值并不大。

如圖，是“固體火箭”對(duì)比“液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)”的簡(jiǎn)要示意圖(圖片來源：網(wǎng)絡(luò))：

液體火箭的技術(shù)關(guān)鍵在于發(fā)動(dòng)機(jī)，固體火箭的技術(shù)關(guān)鍵在于化學(xué)配方和裝藥工藝。

某種程度上，固體火箭是沒有“發(fā)動(dòng)機(jī)”這一說法的，整個(gè)箭體就是發(fā)動(dòng)機(jī)，頂端再加上載荷，而液火箭的箭體包括發(fā)動(dòng)機(jī)和儲(chǔ)箱兩個(gè)獨(dú)立的部分。

更進(jìn)一步，由于這種結(jié)構(gòu)差別，在火箭測(cè)試時(shí)十分重要的試車環(huán)節(jié)，二者差別也比較大，固體必須拿一個(gè)完全體測(cè)試，而液體則可以單獨(dú)假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)，另外供給推進(jìn)劑。

真正的發(fā)動(dòng)機(jī)是試出來的

具體到產(chǎn)品開發(fā)層面，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域常說一句話：，液體發(fā)動(dòng)機(jī)的研制往往要經(jīng)過至少11種試車類型，2萬秒試車時(shí)間，50-100次的試車次數(shù)，而固體發(fā)動(dòng)機(jī)則主要考慮箭體內(nèi)的燃料的雕刻塑型(控制推力曲線)，在試車數(shù)據(jù)調(diào)優(yōu)經(jīng)驗(yàn)上，難有共通之處。

3、成本和可延展性要求下，液體火箭也是民營(yíng)企業(yè)商業(yè)化的現(xiàn)實(shí)選擇

直接的燃料成本上，液體遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于固體。按翎客航天創(chuàng)始人胡振宇的說法，液體燃料成本最低可低到固體的1/200，優(yōu)勢(shì)不言而喻。

而且，液體燃油的比沖(專業(yè)術(shù)語，類似于汽車每升燃油能跑多遠(yuǎn))更高，干同樣的事情燃料消耗更少，在長(zhǎng)航程航天中，液體燃料的優(yōu)勢(shì)不言而喻，這也是為什么早期民營(yíng)固體火箭只是“探空”而無法入軌的原因之一。

另一方面，從可回收和可復(fù)用角度考慮，也只有液體火箭可以做到這一點(diǎn)，而可回收技術(shù)，則被視作未來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星發(fā)射更低成本的重要路徑之一?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)一些研究火箭復(fù)用的企業(yè)，例如翎客航天還試圖采用AI技術(shù)在火箭回收到地面的幾米距離內(nèi)(決定成敗)，快速實(shí)現(xiàn)推力和方向的調(diào)整，而這種“微操”顯然只有液體燃料能夠勝任。

現(xiàn)在看來，液體火箭似乎成了民營(yíng)公司瞄準(zhǔn)商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)更適合甚至是唯一的選擇。

盯住液體火箭產(chǎn)品幾乎是必經(jīng)之路，可復(fù)用潛力還帶來更大的想象空間。

全球優(yōu)質(zhì)企業(yè)中，液體火箭都是主流，國(guó)內(nèi)民營(yíng)航天企業(yè)在商業(yè)化道路上要解決關(guān)鍵的成本問題，

4、液體火箭已成了業(yè)內(nèi)共識(shí)

民營(yíng)企業(yè)幾乎在集體轉(zhuǎn)向液體火箭，都有自己的液體動(dòng)力或者液體火箭規(guī)劃，只是表現(xiàn)形式各不形同，整理如圖(部分，來源：自制)：

值得一提的是，盡管都是“液體燃料”，民營(yíng)商業(yè)火箭公司的偏好也各有不同，其中，國(guó)內(nèi)的藍(lán)箭、星際榮耀、九州云箭等公司在近期都公布了其液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)的最新進(jìn)展，國(guó)外的SpaceX、Blue Origin兩個(gè)商業(yè)航天巨頭也完成了液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)的重要試驗(yàn)工作。

而國(guó)內(nèi)的深藍(lán)航天、星河動(dòng)力以及SpaceX現(xiàn)役的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)都是運(yùn)用液氧煤油作為推進(jìn)劑。

無論是哪種液體燃料，毫無疑問，都是奔著商業(yè)化去的，已經(jīng)有一些商業(yè)火箭公司跳過了固體火箭而直接專注于液體動(dòng)力系統(tǒng)。提速自己主打產(chǎn)品的研制，創(chuàng)新、核心技術(shù)、產(chǎn)品適合商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。

然而，SpaceX的猛禽2009年立項(xiàng)，到2015年才研制成功。正如航天系統(tǒng)工作數(shù)十年、年逾80的航天技術(shù)專家黃志澄所言，“搞火箭是高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、回報(bào)慢的行當(dāng)，我國(guó)的民營(yíng)火箭才剛剛起步……應(yīng)該理性對(duì)待民營(yíng)火箭的發(fā)射，現(xiàn)在處在萌芽狀態(tài)，才剛剛起步。”

民營(yíng)航天不能一蹴而就，商業(yè)化的路徑可以看到但是還需要驗(yàn)證，這是一個(gè)必須給予足夠耐心的產(chǎn)業(yè)。