《電子技術(shù)應用》
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中國商業(yè)航天三年簡史:全產(chǎn)業(yè)鏈突圍與多場景趕超

2018-05-07

  導讀

  中國企業(yè)正在努力追趕升級,可以學習發(fā)達國家,政策上鼓勵政府采購向民營企業(yè)開放,由此促進民營航天企業(yè)的發(fā)展。只要不涉及國家安全,一般的航天產(chǎn)品和服務要交給市場,政府要最大限度地購買民營企業(yè)的航天產(chǎn)品、技術(shù)和服務。

  5月4日,F(xiàn)acebook進軍衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務的消息,開始刷屏社交網(wǎng)絡。在低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的賽道上,美國將從 Space X 與One Web“雙巨頭”格局,轉(zhuǎn)為“三足鼎立”。也正是同一天,中國長征三號乙運載火箭將亞太6C衛(wèi)星發(fā)射升空。

  同一天發(fā)生的兩件太空大事,顯示全球商業(yè)航天領域的競爭趨熱。

  業(yè)內(nèi)人士普遍認為,在已經(jīng)跨入5月份的2018年,國內(nèi)商業(yè)航天領域有望結(jié)束技術(shù)積累的“萌芽期”,迎來商業(yè)化全面爆發(fā)的新階段。

  中國商業(yè)航天浪潮肇始于2015年前后。短短三年之間,政策和市場保持良好互動,深邃的太空被越來越多中國企業(yè)視為潛藏商機的寶礦。傳統(tǒng)航天時代唱主角的國家隊,擺弄資本風云的上市公司,帶有工程師文化印記的初創(chuàng)項目,不約而同登上中國商業(yè)航天的舞臺。

  這三年,國內(nèi)商業(yè)航天企業(yè)完成了從衛(wèi)星設計研制、火箭研制發(fā)射到衛(wèi)星在軌運營及商業(yè)化應用的“從0到1”,商業(yè)航天在國內(nèi)逐漸形成自循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng);也正是這三年,以北斗導航、高景一號等重大專項突破為引領,中國商業(yè)航天企業(yè)不僅繼續(xù)深耕導航、通信、遙感三大主流市場,還開始擴展至衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、高通量通信、科研實驗衛(wèi)星等應用場景。

  在商業(yè)航天的全球競賽中,藍色起源、Space X、One Web 等無疑處在第一梯隊。中國企業(yè)面向太空的拓展,已形成縮小與強者差距的追逐游戲。

  逐步實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋

  在商業(yè)航天的語境中,2018年對國內(nèi)的普通民眾似乎有著某種意義。

  今年2月初,Space X的“重型獵鷹”火箭搭載著紅色跑車成功發(fā)射。人們當前對商業(yè)航天的熱情,以及輿論對中美航天產(chǎn)業(yè)差距帶有焦慮情緒的敘述,很大程度起源于這次發(fā)射。

  即使從藍色起源、Space X 創(chuàng)立的2000年算起,美國商業(yè)航天也走過了十七八年的歷程。而中國直至2015年前后,商業(yè)航天企業(yè)才開始成規(guī)模涌現(xiàn)。僅用三年時間去追趕海外對手的十幾年,看起來難免讓人焦慮。

  不過幸運的是,在商業(yè)航天的賽道上,中國企業(yè)與Space X等海外對手的差距正在縮小。

  從衛(wèi)星的設計研制,到火箭的研制發(fā)射,到衛(wèi)星在軌運營與商業(yè)化應用,商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈上核心環(huán)節(jié),國內(nèi)都有相關(guān)企業(yè)的主營業(yè)務在萌芽和生長。

  這意味著國內(nèi)已經(jīng)構(gòu)建起了商業(yè)航天的全產(chǎn)業(yè)鏈,形成了一套自循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)。

  在4月23日的首屆中國航天大會·商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)國際論壇上,未來宇航空間技術(shù)研究院創(chuàng)始人牛旼援引該院的調(diào)研報告稱,圍繞著商業(yè)航天全產(chǎn)業(yè)鏈,目前國內(nèi)不少城市已經(jīng)分化出不同的功能。其中,北京成為航天人才聚集區(qū)和商業(yè)航天研發(fā)總部所在地,而武漢、西安、重慶、深圳等制造業(yè)鏈條和軍工配套完善的城市成為商業(yè)航天重要的制造基地。

  在這條日漸補全的產(chǎn)業(yè)鏈上,國內(nèi)企業(yè)最早實現(xiàn)的環(huán)節(jié)是衛(wèi)星研制。電子元器件的普及,以及“立方星”技術(shù)的引進,使得全球研制微小衛(wèi)星的成本和技術(shù)門檻雙雙降低。2016年年初成立的天儀研究院,于當年11月成功發(fā)射“瀟湘一號”。這是當前這股商業(yè)航天浪潮中,成功實現(xiàn)“上天”并在軌運營的第一顆商業(yè)衛(wèi)星。在隨后的兩年間,上市公司歐比特(14.790, -0.34, -2.25%)的“珠海一號”、馮侖的“風馬牛一號”、九天微星的“少年星一號”等先后“上天”。衛(wèi)星研制、衛(wèi)星運營的鏈條被補全。

  不過,相較于做火箭起家的“Space X”們,國內(nèi)在商業(yè)火箭發(fā)射環(huán)節(jié)的空白仍是明顯的短板。

  承擔起責任的,自然是傳統(tǒng)航天時代唱主角的國家隊。在今年過去的幾個月,航天科技(19.220, -0.07, -0.36%)已經(jīng)完成商業(yè)發(fā)射主力火箭“長征十一號”的“拼車”和“專車”服務。這改變了過去商業(yè)衛(wèi)星只能搭載國家任務發(fā)射剩余載荷“順風車”的格局。

  國企航天科工旗下的商業(yè)火箭公司已于2017年1月,用“快舟一號甲”火箭完成商業(yè)發(fā)射的首秀;而另一款專注于商業(yè)發(fā)射的主力火箭“快舟十一號”,則將在2018年上半年以“一箭六星”的形式完成首飛;航天科工在武漢布局的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基地則將在2018年年底建成投產(chǎn)。

  這還不是航天科工擁抱商業(yè)航天的全部,航天科工正試圖貫穿商業(yè)航天全產(chǎn)業(yè)鏈。在前述論壇上,航天科工總工藝師符志民提及他們對商業(yè)航天最新的“五云一車”計劃。這項研發(fā)期長達10年的計劃包括火箭、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、空天飛機、超高時速的超級飛車等。

  正在萌芽的還有中國民營火箭。公開信息顯示,翎客航天已于2017年宣布完成小型火箭懸停技術(shù)的驗證,這是實現(xiàn)火箭可回收的關(guān)鍵技術(shù);零壹空間、藍箭航天等初創(chuàng)企業(yè)已完成火箭發(fā)動機技術(shù)的試車,并將整裝火箭的首秀時間表定在2018年;另一家成立僅一年時間的星際榮耀,已在海南的發(fā)射場完成火箭亞軌道飛行的技術(shù)驗證。

  值得注意的是,這些初創(chuàng)企業(yè)設計研制的商業(yè)火箭,走的幾乎都是自主研發(fā)路線。

  這也就意味著,首枚中國民營商業(yè)火箭,極大可能在近期誕生。中國民營企業(yè)實現(xiàn)商業(yè)航天的全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋,也有望在2018年完成。

  建立完善的商業(yè)航天體系

  中國商業(yè)航天拿得出手的,不僅是剛剛補全的產(chǎn)業(yè)鏈。從某些核心技術(shù)上看,中國沒有落后太多的結(jié)論也成立。

  “從中國企業(yè)正在研發(fā)的前沿技術(shù)看,中國與美國等發(fā)達國家差距還不算大,沒有形成明顯的代差?!毙』鸺ぷ魇覄?chuàng)始人邢強說。他從事火箭技術(shù)研究和咨詢工作已有10年。

  當前,商業(yè)航天最為關(guān)鍵的技術(shù)之一,是航天發(fā)動機技術(shù)。這是火箭、空天飛行器的主要動力系統(tǒng)。以液體發(fā)動機為例,當前最前沿的技術(shù)是探索研制液氧甲烷發(fā)動機。相較于當前主流的液氧煤油和液氫液氧兩個組合,液氧甲烷具有冷卻能力強、比沖高(考驗燃料性能指標之一,比沖越高油耗越少)、不易結(jié)焦等優(yōu)點,同時單位質(zhì)量燃料的成本只有煤油的1/3和液氫的1/30。這種特性使得液氧甲烷成為推動火箭、空天飛行器低成本、可重復使用的最理想組合。

  在液氧甲烷發(fā)動機這條賽道上,走在最前面的是Space X 與藍色起源,兩家企業(yè)分別有代號為“猛禽”和“BE-4”的液氧甲烷發(fā)動機,均已研制成功并出廠。中國的速度也沒有慢太多,中國初創(chuàng)企業(yè)藍箭航天在近期已經(jīng)宣布完成液氧甲烷發(fā)動機推力室的試車。

  另有公開消息顯示,國家隊航天科技曾在2016年成功完成液氧甲烷發(fā)動機項目的研究。

  “中國液氧甲烷發(fā)動機在推力室、噴注器等技術(shù)方面已經(jīng)取得突破?!毙蠌娬f,“如果中國企業(yè)能夠完成整箭的裝備發(fā)射,就相當于中國追平世界最前沿水平?!?/p>

  類似的情況還體現(xiàn)在發(fā)動機外殼材料上。國際上制造航天發(fā)動機的外殼,過去使用的是超高強度的D6AC合金鋼,如今的趨勢則是采用更先進的凱夫拉纖維和玻璃纖維纏繞的高強度復合材料。目前,美國的發(fā)動機外殼已開始大規(guī)模采用后者,中國雖然開始配備,但還未形成大規(guī)模運用的趨勢。

  “中國的產(chǎn)業(yè)鏈配套和工業(yè)基礎正在迎頭趕上,”邢強告訴21世紀經(jīng)濟報道記者,“這也體現(xiàn)了商業(yè)航天發(fā)展(10.470, -0.03, -0.29%)是建立在一國工業(yè)基礎之上的?!?/p>

  但某些技術(shù)研發(fā)步伐的追趕,并不代表商業(yè)航天整體水平的接近。國內(nèi)許多行業(yè)的創(chuàng)新經(jīng)驗表明,擁有最先進技術(shù)的企業(yè),并不一定是笑到最后的贏家。更何況,中國當前的技術(shù)還位居人后。

  我國有名的空氣動力學家黃志澄就曾撰文分析要“理性培育顛覆性技術(shù)”。他提醒商業(yè)航天界的人們,顛覆性創(chuàng)新具有不確定性。假使這項新興技術(shù)能夠堅持前行,不斷完善而達到成熟,最終就有望得到廣泛運用。但許多新興技術(shù)在泡沫破滅之后,或由于缺乏資金的繼續(xù)投入,或由于技術(shù)本身的缺陷,并不能重新復蘇,從而陷入了“死亡之谷”。

  事實上,黃志澄描述的可能性,已經(jīng)被近些年國內(nèi)雙創(chuàng)浪潮中的某些行業(yè)所驗證。從商業(yè)邏輯上看,技術(shù)要真正地實現(xiàn)賦能,就一定要與具體、實際的需求結(jié)合起來。沒有需求,沒有可靠的商業(yè)化應用場景,技術(shù)就失去了意義。

  從當前的情況看,國內(nèi)當前的商業(yè)航天企業(yè),還難有底氣說已經(jīng)完全穿越“死亡之谷”。一些衛(wèi)星運營企業(yè)已經(jīng)找到科研試驗、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、航天+STEAM 教育等商業(yè)化場景,但更多企業(yè)的衛(wèi)星和火箭還處在講故事的階段。

  不過,諸如 One Web 等海外知名航天企業(yè),也處于講故事的階段,其主營業(yè)務尚未真正落地。

  即使是如今風光無二的Space X,在經(jīng)歷多次試驗失敗資金告急的2008年,也險些跌入“死亡之谷”。拯救這家“明日之星”的是NASA 送來的高達16億美元的國際空間站補給合同。

  這是美國完善的商業(yè)航天體系優(yōu)勢所在。

  中國國際工程咨詢有限公司國防業(yè)務部副主任劉富榮認為,美國的商業(yè)航天已經(jīng)先后經(jīng)歷放松管制、開放競爭兩個階段,進入鼓勵商業(yè)航天優(yōu)先發(fā)展的3.0階段。目前,美國已經(jīng)建立了完善的商業(yè)航天體系,這不僅包括政策、管理等宏觀環(huán)境,還包括供應鏈健康、產(chǎn)業(yè)鏈完整、競爭高效的產(chǎn)業(yè)體系。總體而言,中國商業(yè)航天體系還沒有建立起來,至相當于美國從放松管制到開放競爭的1.5階段。

  4月24日,在哈爾濱的“中國航天日”活動的討論中,來自體制內(nèi)外的多名人士均持這一觀點——中國企業(yè)正在努力追趕升級,可以學習發(fā)達國家,政策上鼓勵政府采購向民營企業(yè)開放,由此促進民營航天企業(yè)的發(fā)展。

  中國航天基金會理事長吳志堅指出,只要不涉及國家安全,一般的航天產(chǎn)品和服務要交給市場,政府要最大限度地購買民營企業(yè)的航天產(chǎn)品、技術(shù)和服務。

  4月24日,中國新舟航天基金在“中國航天日”主會場和航天系統(tǒng)某院所簽署了合作協(xié)議。該基金會董事長鄧小青告訴記者,雙方將合理尋找和培育有潛力的商業(yè)航天項目。同時,航天院所承接的國家課題的部分業(yè)務,將有望發(fā)包到民營企業(yè)。


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