本篇是險峰商業(yè)航天系列的首篇,按慣例先拋幾個問題:
1、火箭在整個商業(yè)航天市場中的占比很小,但為什么大部分風險投資卻都流向了這一領(lǐng)域?
2、我們總看到民營火箭發(fā)射失敗的新聞,民營公司的技術(shù)到底如何?
3、為什么中國商業(yè)航天領(lǐng)域會有所謂的「固液之爭」?
4、為什么說「商業(yè)化」是航天產(chǎn)業(yè)的必由之路?
這個2022的秋日里,讓我們一起來聊聊火箭,聊聊商業(yè)航天的現(xiàn)狀和未來。
2014年諾蘭的滿分神作《星際穿越》里,地球陷入末日危機,人類面臨肆虐的沙塵暴和大饑荒,眼看走向滅亡,只能向外太空尋找新的家園……
最終,引力方程被破解,愛和人性戰(zhàn)勝了一切,全人類因移民太空而獲救。
諾蘭用一個peace & love的結(jié)尾,討巧地實現(xiàn)了最后的大團圓,卻把他真正想表達的意思,藏在一段不起眼臺詞中:
劇中的人類早早放棄對外部資源的求索,從此走上了內(nèi)卷的不歸路,即便沒有后來的自然災(zāi)害,其最終命運也早已注定。
“不要溫和地走進那個良夜,老年應(yīng)當在日暮時燃燒咆哮,怒斥,怒斥光明的消逝”。
縱觀今天太空探索領(lǐng)域,全球也只剩下中 美兩個選手,背負著人類命運孤獨前行。
火箭是一門怎樣的生意?
整體來看,今天全球商業(yè)航天基本上只屬于兩強的競技場。
自2012-2022的10年間,全球商業(yè)航天中3/4的風險投資都來自于中 美兩國,遙遙*于英國法國印度等一眾傳統(tǒng)或新興航天大國。
(圖:中 美兩國占據(jù)了總投資的3/4;數(shù)據(jù)來源:Space Capital)
從垂類來看,2021年全球航天市場總規(guī)模約為3860億美元,這里面的大頭是衛(wèi)星,占比72%(約2790億美元),剩下部分除去測運控,最后才是火箭,大概只占3%-5%,因此火箭的實際市場規(guī)模其實要比衛(wèi)星小得多。
但與之相反的另一個數(shù)據(jù)是:過去十年,全球VC對商業(yè)航天的投資中,70%都流向了火箭制造與發(fā)射領(lǐng)域。
這兩個看起來矛盾的結(jié)果,其實也很容易理解:要想富先修路,火箭是整個航天產(chǎn)業(yè)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施,沒有足夠數(shù)量的火箭,其他一切的太空服務(wù)都是不存在的,就像當年沒有大型帆船,人類也到不了新大陸。
因此,火箭發(fā)射雖然只占了幾個點,卻是一個強勢的賣方市場,尤其是在中國。
究其原因,這幾年中國的航天產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展,國家每年立項的衛(wèi)星、飛船和空間站任務(wù)越來越多,而火箭運力和發(fā)射場都有限(目前只有四個:酒泉、太原、文昌、西昌),這里面還能對外提供商業(yè)服務(wù)的就更少了,導(dǎo)致下游很多衛(wèi)星公司都需要排隊等發(fā)射,一般6-12個月起步,所以哪怕是用靜態(tài)眼光來看,火箭的潛在市場需求也是非常確定的。
此外,火箭也是典型的供給拉動型行業(yè):先要有足夠的供給,才會誕生各種應(yīng)用和需求。
舉個例子,京滬高鐵剛修通的時候,一張票五百多塊,車廂也坐不滿,當時就有聲音質(zhì)疑是不是我們的高鐵計劃太激進了,但10年過去,京滬高鐵已經(jīng)成為中國最繁忙的線路之一,甚至已經(jīng)在討論是不是要再修一條京滬二線。
所以這類偏基礎(chǔ)設(shè)施的產(chǎn)業(yè),供需都會有一定滯后性。比如當初也有人質(zhì)疑馬斯克搞星鏈是畫餅,屬于“沒有需求就自己創(chuàng)造需求”,但今天SpaceX年營收已經(jīng)30億美元了,星鏈之外還開發(fā)出了太空旅游業(yè)務(wù),把4位普通人送上了太空。
因此,只要能把火箭的價格降下來,即使馬斯克自己不做星鏈,也會有其他人來做類似的業(yè)務(wù),而新需求會反過來刺激火箭公司繼續(xù)降本增效,整個正循環(huán)也就運轉(zhuǎn)起來了。
多說一句,去年以前,輿論普遍還認為星鏈是個花架子,沒什么實際意義,直到2021年12月,中國空間站兩次緊急規(guī)避星鏈碰撞的新聞被爆出,很多人才意識到星鏈潛在的軍事作用。
特別是2022年俄烏沖突爆發(fā),馬斯克高調(diào)宣布星鏈將為烏克蘭政府提供一切網(wǎng)絡(luò)支持,這也成為商業(yè)衛(wèi)星在軍事領(lǐng)域的*亮相。
事實證明,在地面通訊已經(jīng)被切斷的情況下,烏軍依然可通過星鏈進行戰(zhàn)場溝通,指揮無人機打擊俄羅斯坦克和水面艦艇部隊,引導(dǎo)精確制導(dǎo)武器攻擊關(guān)鍵軍事目標。
一個弱國可以憑借一家商業(yè)公司(而非國家)提供的信息服務(wù)和超級軍事大國打的有來有回,這在人類歷史上是從未出現(xiàn)過的,可以說商業(yè)衛(wèi)星已經(jīng)徹底改變了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的游戲規(guī)則。
隨著單位衛(wèi)星數(shù)據(jù)成本的降低,全球?qū)Α父叻直媛蕡D像數(shù)據(jù)」的需求會持續(xù)擴大,這一塊將成為未來衛(wèi)星市場的主要增量。
對于俄烏戰(zhàn)爭這類局部沖突,只需要200顆遙感衛(wèi)星,就能做到每天在同一個地方拍攝兩張高清照片,這個時候戰(zhàn)爭的形態(tài)其實已經(jīng)發(fā)生了改變,交戰(zhàn)雙方都屬于“開圖”的狀態(tài)——我知道你的所有部署,你也知道我的所有部署,后面就看誰的導(dǎo)彈火箭彈更多、打得更準了。
(圖:中國“海絲一號”SAR衛(wèi)星曾拍到安多諾夫機場附近俄軍集結(jié);資料來源:天儀研究院)
可以想象,如果未來有足夠多的遙感衛(wèi)星,那么南海上任何一艘軍艦調(diào)動、任何一架飛機起飛,都可以進行實時跟蹤;哪里森林發(fā)生了火災(zāi),在剛冒出一個起火點的時候,就可以及時撲滅。
而這些愿景的實現(xiàn),全部有賴于火箭成本的降低。事實上,中國作為電子制造業(yè)大國,中 美在衛(wèi)星制造方面的差距并不太大,我們*的短板就是「投送能力」——也只有補齊了火箭這塊短板,把足夠多的衛(wèi)星低成本地送上天,我們才能登上下一個文明等級的臺階。
為什么說「商業(yè)化」是航天的必由之路?
在傳統(tǒng)觀念看來,航天由政府主導(dǎo)似乎是天經(jīng)地義,然而從成本和效率來看,「商業(yè)化」卻是近年來全球航天業(yè)演化發(fā)展的「共識」。
以美國為例:在1960年代美蘇太空競賽的背景下,為集中力量推廣自家的航天飛機項目,美國政府曾一度利用行政手段,強制要求所有太空發(fā)射任務(wù)都必須使用航天飛機。
至八十年代初期,美國各大火箭生產(chǎn)商紛紛因缺乏訂單而停產(chǎn),由NASA主導(dǎo)的“國營”航天飛機開始壟斷全美發(fā)射市場。
不過,隨著1986年挑戰(zhàn)者號爆炸失事,航天飛機的經(jīng)濟性和安全性開始遭到廣泛詬病,美國政府不得不宣布航天飛機退出商業(yè)發(fā)射市場;然而面對大量積壓、等待發(fā)射的衛(wèi)星訂單,1969年就實現(xiàn)了載人登月的美國航天業(yè),此時國內(nèi)卻再也找不出一家能發(fā)射火箭的商業(yè)公司了。
為激發(fā)市場活力,里根政府于80年代中期簽署了《商業(yè)太空發(fā)射法案》,允許私營企業(yè)有償為政府提供地外貨運發(fā)射服務(wù),同時暗中資助波音、洛克希德馬丁等航空巨頭研發(fā)火箭技術(shù)。
經(jīng)過20年的發(fā)展,由波音、洛馬開發(fā)的“德爾塔”、“宇宙神”系列火箭逐步占據(jù)了美國發(fā)射市場80%的份額,形成了「雙寡頭」的行業(yè)格局。
然而好景不長,獲得壟斷優(yōu)勢的波音和洛馬,并未如NASA想象中一樣選擇互相競爭,而是各自出資一半,成立了一家名為「聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA)」的合資公司,兩大寡頭聯(lián)手形成了新的價格同盟。
到90年代末21世紀初,面對波音、洛馬的一次次聯(lián)合漲價,NASA終于忍無可忍,開始有意識地扶植一批新興的民營小型航天企業(yè),今天我們熟悉的SpaceX、藍色起源等公司,都是誕生于這一時代背景下。
自此,美國航天業(yè)也正式進入了百家爭鳴、自由競爭的完全市場化時代。
美國商業(yè)航天發(fā)展歷程
從實際效果來看,美國20年來推動「航天商業(yè)化」的*成果,就是「大幅降低了發(fā)射成本」。
舉個例子,傳統(tǒng)航天飛機一次發(fā)射的成本約為5億美元(含維修保養(yǎng)+耗材燃料等),但如果算上整個航天飛機項目的研發(fā)制造費用,分攤到單次發(fā)射里的綜合成本高達17億美元。
要知道這可是70-80年代的美元,當時的可口可樂市值也才41億美元,相當于每兩次發(fā)射就燒掉一家上市公司;此外,5架服役的航天飛機里最終墜毀了3架,導(dǎo)致14名宇航員喪生,如果把這些全部計算在內(nèi),真實成本已接近天文數(shù)字。
而后來雙寡頭時代的波音和洛馬,盡管被各種詬病利用壟斷地位不斷提價,其單次發(fā)射報價也從未超過4億美元。
相比之下,誕生于完全商業(yè)化時期中的SpaceX,旗下獵鷹9號火箭的*發(fā)射報價僅為6200萬美元,復(fù)用*發(fā)5000萬美元,相當于直接把價格砍到了1.5折。即便如此,SpaceX依然也還能保有40%以上的毛利率(*發(fā)射成本5000w+二次復(fù)用成本1500w)
而這樣的成績,馬斯克只用了十幾年就做到了,除了美國龐大的航天人才儲備和他本人出色的企業(yè)家才能外,市場化的巨大威力也可見一斑。
究其原因,商業(yè)航天和傳統(tǒng)航天的運行邏輯非常不同。NASA的機制是項目制,“先有方案再批經(jīng)費”——只要項目預(yù)算被國會通過,后續(xù)每一步花多少錢、怎么花,就都是定好的,各參與方只需要按部就班執(zhí)行就好,這樣的好處是一旦出問題,可以很清晰的追責,但缺點是不夠靈活。
當年阿波羅登月的時候,NASA的口號是“Failure is not an option”(失敗不是我們的可選項),而后來SpaceX則針鋒相對的喊出了“If things are not failing, you are not innovating enough”(如果你沒有經(jīng)歷過失敗,說明你創(chuàng)新得還不夠)。
技術(shù)上看,航天的迭代邏輯就是「以失敗換創(chuàng)新」,再以創(chuàng)新?lián)Q長期的成本下降、可靠性增長。比如有項新技術(shù)可以將某個部件成本降低30%,但是由此可能導(dǎo)致失敗風險上升10%(未來改進后會下降),馬斯克會認為這是門好生意,值得試一試,但在NASA體系下,工程師們卻很難選擇冒險。
從這個角度來說,盡管今天中國航天已經(jīng)是全球*,日益成為人類太空探索領(lǐng)域中不可或缺的中流砥柱,但在一些需要經(jīng)歷小型失敗、快速迭代的技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域,民營航天公司依然還有著非常大的發(fā)展空間。
固液之爭:相同現(xiàn)實下的不同選擇
簡單來說,火箭和洲際導(dǎo)彈本質(zhì)上是同一種東西(火箭是向上打,導(dǎo)彈是向前打),它們的共同“祖先”都來自二戰(zhàn)期間德國的V2飛彈,使用酒精和液氧作燃料,因此*代火箭無一例外都是液體火箭。
不過液體火箭有個缺點,就是燃料非常難保存(比如液氧需要零下183度),只能在發(fā)射前臨時加注,因此這些導(dǎo)彈平時只能靜靜地躺在發(fā)射井中,一旦開戰(zhàn),很有可能被對手先手打掉。
于是冷戰(zhàn)期間,固體火箭開始取代液體火箭逐漸成為主流。它的原理有點像“竄天猴”——就是預(yù)先把鋁粉和其他氧化劑混在一起,整體澆筑在一個藥筒里,平時可以由發(fā)射車或潛艇拉著到處跑。
這樣的好處是隨用隨發(fā)、神出鬼沒,不受地形和環(huán)境限制,且性價比極高(成本只有液體的1/10),但缺點是這種火箭只能「一燒到底」,發(fā)動機一旦點火,中途不能停車,也無法調(diào)節(jié)推力,所以不能做成可回收。
在SpaceX巨大成功的影響下,今天VC對商業(yè)航天有兩個基本共識,*是一定要做可回收(這樣才能降成本),*是一定要做大火箭(性價比更高,市場更大)。而中國的火箭技術(shù)由于也是源于軍事,此前的技術(shù)積累主要在固體領(lǐng)域,因此現(xiàn)實之下,國內(nèi)的創(chuàng)業(yè)公司也分成了兩大流派:
一派的想法是先做固體,利用國內(nèi)固體火箭的人才優(yōu)勢,迅速形成發(fā)射能力拿訂單;由于國內(nèi)火箭整體上是賣方市場,訂單是不缺的,等有了源源不斷的現(xiàn)金流,再集中力量搞液體可回收。
另一派的想法是,做固體未來不可避免地會和國家隊直接競爭,創(chuàng)業(yè)公司不一定有優(yōu)勢,那不如彎道超車、一步到位,直接做液體可回收。
這就有點像打《星際爭霸》,對面是一臺超級電腦,一上來兵力和科技都是你的兩倍,這時你是先暴兵,頂住*波后升科技反打?還是直接跳科技,靠操作拖到*兵種成型?
兩種路線本身沒有優(yōu)劣之分,就像面對同一場比賽,同一種局面,不同選手也會有不一樣的理解和打法。
比如險峰的兩家被投企業(yè),其中「深藍航天」專注于液體火箭,是國內(nèi)*家成功完成公里級垂直回收試驗的商業(yè)航天公司,技術(shù)水平大致相當于2014年的SpaceX,已經(jīng)在今年連續(xù)完成了多輪大額融資;而2020年剛剛成立的「東方空間」,選擇的則是“先固后液”,其研發(fā)的6.5噸固體火箭已進入商業(yè)準備流程,是目前國內(nèi)民營航天公司在研運載能力*的火箭,計劃于2023年中發(fā)射。
固液之后,再向下分一層是「燃料選擇」:
比如同樣是做液體可回收火箭,燃料是燒液氫、煤油還是甲烷?也有三個不同的分支。
其中,液氫的燃燒效率*(比沖極值532秒),但氫的問題是在高溫環(huán)境中容易氣化引發(fā)爆炸,對隔熱的要求非常高,所以選擇這條路徑的商業(yè)公司并不太多。
相比之下,煤油和甲烷的燃燒效率基本一樣(差距在10%以內(nèi));技術(shù)難度方面,甲烷高于煤油(煤油只需常溫保存);使用成本方面,煤油又高于甲烷(煤油需要提純,成本高且容易有殘留)。
簡單來說就是各有利弊,所以當年SpaceX也是選了“雙修”的路子——既有使用煤油的“獵鷹”系列,也有使用甲烷的“猛禽”系列。
長期來看,如果只是在地球上承擔發(fā)射任務(wù),煤油基本上夠用了;但如果要進行往返地球與火星之間的星際旅行,那么甲烷更代表著未來。
理性看待失?。翰环炼嘁稽c耐心
從商業(yè)模式來看,火箭和發(fā)快遞一樣,都是要把一定量的載荷從A點送到B點,因此衡量火箭的指標主要有三個:
第一是「成本」,即要花多少錢送到;第二是「時間」,“下單”之后多久可以送到;第三是「可靠性」,能不能安全準確地送到。
從結(jié)果來看,目前民營航天的整體成績確實不盡如人意——比如2021年,中國共發(fā)射火箭52次,成功了49次,其中的3次失敗全部來自于民營火箭公司。
但是正如我們在前文中提到的,商業(yè)航天的基本邏輯就是用失敗換成本下降,如果民營火箭公司只是按部就班把體制內(nèi)的事情copy一遍,這樣確實可以提高成功率,但又有什么意義呢?而如果創(chuàng)新太多,導(dǎo)致失敗太多,市場失去信心融不到錢,這樣的企業(yè)也很難走到最后。
因此作為民營火箭公司的創(chuàng)始人,需要不斷在兩者之間“踩鋼絲”,反復(fù)平衡。這是一個非常痛苦的過程,因為在真正形成發(fā)射能力之前,公司的營收幾乎是零,不僅要承受失敗的風險,而且還要持續(xù)的融資投入。
造火箭和造車都屬于高投入+慢回報的行業(yè),不同之處是,火箭的集成度更高、難度更大,比造車還要難上一個數(shù)量級,需要更大體量的資金投入和更長的研發(fā)周期。
當年馬斯克拿著從PayPal套現(xiàn)的1億美金,也只夠承受三次發(fā)射失敗,如果第四次還是失敗,公司就會直接破產(chǎn)。所以選擇了科技創(chuàng)業(yè),本身也就是選擇了做難而正確的事,硅谷鋼鐵俠也是經(jīng)歷過那段人生的至暗時刻,才能一路走到了今天。
在這個過程中,我們其實也可以更寬容地看待那些中國航天創(chuàng)業(yè)公司的失敗——道阻且長,不妨多一些耐心。
更多信息可以來這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<