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SpaceX迈出商业航天关键一步

SpaceX迈出商业航天关键一步

人类开启(qǐ)首次商业太空(kōng)行走

马斯克认为,如果有大约一百万志愿者(zhě)的(de)话,人类就可(kě)以在登陆(lù)火星后的 30年内在那里创造(zào)一个自给 自足 的文明。而这需要商业(yè)航天达到前 所(suǒ)未有的高(gāo)度,没有成功者经(jīng)验可以参考,因此也被诟病(bìng)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(yè)航天领域,SpaceX真的做到了“遥(yáo)遥领先”,做到了全(quán)球首 次“商业太空行(xíng)走”。

9月10日,4名航天(tiān)员乘坐(zuò)载人龙(lóng)飞船升(shēng)空,执行代号(hào)“北极星黎明”的商业(yè)载人航天(tiān)任务机组(zǔ)人员(yuán)由四人(rén)组成(chéng),包括亿万富翁贾里德・伊萨克曼(Jared Isaacman)、退(tuì)役美(měi)国(guó)空军中校斯科特・波蒂特(Scott Poteet)以及两名SpaceX员(yuán)工——安娜・梅农(Anna Menon)和(hé)莎 拉・吉利斯(Sarah Gillis)。

9月(yuè)12日,2名航天(tiān)员穿戴(dài)着SpaceX公司研发的舱外航天服(fú),开展(zhǎn)了史上首次非官方航天员(yuán)参(cān)与的商业太空行走。值得注(zhù)意的是,艾萨克曼和吉利斯的大(dà)部分身体已经暴露在舱外,但他(tā)们的(de)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(shè)备,需要通过约3.6米(mǐ)长的[脐(qí)带]线缆(lǎn)来输送氧气、保障通(tōng)讯(xùn)等。

北极星黎明号任务周期为(wèi)5天,任务涵盖了四项主要活动:高(gāo)轨道(dào)载人飞(fēi)行、首次(cì)商业太空行(xíng)走、基于星链技术的激(jī)光空间通信(xìn)以及太空健康影响研究。有媒体认为,这(zhè)是SpaceX公司 探索性载人(rén)航天任务的关(guān)键一步,首要(yào)目的是验证舱(cāng)外航天服的可靠(kào)性并掌握舱(cāng)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(yè)载人(rén)航天市场,甚(shèn)至支持登月登(dēng)火等(děng)载人深空探索任务。

对于此次SpaceX北(běi)极星黎明(míng)号任务(wù),国内中国航天报也给(gěi)予了高度评价,“北极星黎明(míng)”不仅(jǐn)是一次(cì)技术挑战,更体现了商业航天努力不断(duàn)拓展新领域,有望(wàng)推动(dòng)更广泛的社会力(lì)量(liàng)投入载人航(háng)天乃至深空载人 探索,助力月(yuè)球、火星任务再攀高峰。

虽然在直播中观看此次太空行走(zǒu)好像很简(jiǎn)单(dān),但实际上无论是难度还是(shì)安全性都面临(lín)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(jiāng)这(zhè)次飞(fēi)行(xíng)形容为“星际时代的早期开拓者”,并(bìng)且宣布如果一 切顺利,未来将有更多(duō)人借助(zhù)相关技(jì)术前往(wǎng)地球轨(guǐ)道、月球(qiú),乃(nǎi)至更(gèng)遥(yáo)远的火星(xīng)。这次(cì)任务原定于 2022 年(nián)发射,但因技 术和天气等因素多次(cì)跳票 。

此次飞行的商业航(háng)天员,艾萨 克(kè)曼(màn)曾在8月19日的发布会(huì)上表示:“无论风险有多大,这(zhè)次任务(wù)都是值得的。我们不知道这到底意味着什么,但只有这(zhè)么(me)做才(cái)能真(zhēn)正改变人类的轨迹,必须朝这个方向迈出(chū)第一步。”不得不说艾 萨克(kè)曼确实是(shì)有勇气的人,不仅拿出2亿美(měi)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(de)狂热商业航(háng)天人士(shì),或许永远会有人说(shuō):“星辰大海是我们的未(wèi)来,但眼下有更多值得投资的东西。”

探索太空是必然之(zhī)路

麦(mài)肯锡在一份(fèn)报告中指出预(yù)计到2035年,在一(yī)个日益(yì)互联和移动的世界中,太空经济将(jiāng)飙 升至1.8万亿美元,影响和创造地球(qiú)上几乎(hū)所有行业的价值,并(bìng)为世界上许多(duō)最大的挑战提供解决方(fāng)案。太空(kōng)科技不仅(jǐn)仅是火箭科学,从(cóng)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(shì)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(yuè)来越依赖于卫星和其他空(kōng)间技术。

譬如,第一代卫星导航主要使用的是多普勒导(dǎo)航技术,利用电磁波衰减(jiǎn)来感受位置变化,在工程上取得了成功,但存在(zài)诸多缺点,比如定位精度低,定位(wèi)时(shí)间长,设备体积大只能在比较大的船上使用。

等到(dào)了第二代卫(wèi)星导航系统GPS,改用了(le)导航码(mǎ)来测定平台具体位置,GPS的(de)优点在于定(dìng)位速度很快,只要接收机的计算速度够快,就可以实现(xiàn)实(shí)时定位。这对于高速运动(dòng)的物体 有巨大意义,让人类彻底进入导航新时代,比如(rú)汽车、高速铁路、飞机、导弹,甚至(zhì)低轨道卫星,都可以用GPS定位了,让商(shāng)业运(yùn)输更具安全性(xìng)和可靠性。

目前全球仍(réng)有94%的地方(fāng)无网(wǎng)络信号覆盖。像(xiàng)沙漠、森林、海(hǎi)洋……这些地面通信基站和云服务器难以触及的地(dì)方,理论上可以接(jiē)受(shòu)到(dào)卫星信号,近地轨 道(dào)卫星有优势,而这正是(shì)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(rú)今的网(wǎng)约车和外(wài)卖生意难以成立,轮船运行效(xiào)率只有原来的百(bǎi)分之几,海(hǎi)运(yùn)成本会高的惊人,这(zhè)意味着(zhe)我们今天的(de)生活将异常昂贵(guì)且效率低下。

这些(xiē)年各种极(jí)端 气候频发,这对航海方面提出了更(gèng)高的要求,不仅要比(bǐ)较强的制导能力,还需要(yào)能够根据海上气(qì)旋、台风、洋流变化等(děng)为远洋航(háng)运规(guī)划最优最安全路径。

目前,全球(qiú)的远洋导航服务市场主要由日本(běn)的Weathernews和挪威的(de)StormGeo两家气象服务 公司垄断。他们提供(gōng)的(de)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(zhì)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(chǎng)服务价值接近百亿(yì)美元。高昂的成(chéng)本使得(dé)市场迫切呼唤更具性价比的产(chǎn)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(qiáng)的商业(yè)气象卫(wèi)星谁就在远洋导航话语权更(gèng)大一些,就能拥有更(gèng)低(dī)的成本(běn)和(hé)更高的效率,这(zhè)就是发展商业(yè)航天卫星的意义。

中国商业航天正(zhèng)在爆发时

美国市场研究和(hé)咨询公司QuiltySpace称,预计SpaceX“星链”将于2024年(nián)实现66亿美元收入,并首次实现正(zhèng)向自由现(xiàn)金流。细究背后,SpaceX之所(suǒ)以能够独占鳌头(tóu),一方(fāng)面(miàn)是产业(yè)链垂直整合,发挥集(jí)聚效应,进(jìn)而把控成本和交付(fù)周期;另一方面则是形成以火箭制造、火箭发射和回收(shōu)、地面站建设(shè)、卫星(xīng)制造(zào)、运营和服(fú)务(wù)为一体(tǐ)的商业闭环。

可以说SpaceX已经(jīng)为中国同(tóng)行们开了个好头,《中国(guó)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(jiē)段(duàn)后,一直保(bǎo)持高速增长,仅2017年至2024年(nián)年均增长率保(bǎo)持在20%以上,预计2024年中(zhōng)国商业航天市场规(guī)模约达2.34万亿元。

科技领域流传着这样一(yī)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(jiù)是说,企业(yè)每进一(yī)步,都需要花费10倍于前一阶段的资金。这意(yì)味着对资(zī)源有限的(de)民营企业来说,其实并没有太多的试(shì)错空间;一旦中间 哪个环节出了问题,前期的所有(yǒu)付出都(dōu)可能(néng)前(qián)功尽弃。

所以(yǐ)中国商业航天公司,有(yǒu)相当一部分(fēn)选择了SpaceX已经验证成功的道路(lù),那就是可重 复使用运载火箭,可以将(jiāng)货运成本压(yā)到接近海运成本的程度,对于(yú)航天公司自(zì)身建设成本也 前所未(wèi)有(yǒu)的降低。有(yǒu)相关职业投资人指(zhǐ)出,按照现(xiàn)阶段国内每公斤8万(wàn)元到12万元的(SpaceX迈出商业航天关键一步de)发(fā)射成本,完成上万颗 卫星组网计划需(xū)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(jiàn)技术上取得突破,高密度低轨卫星组(zǔ)网的建设速度会被大大拖慢。

目前,SpaceX已经成功将一(yī)子级重复使用了22次,累积回收复用次数超(chāo)300次,火(huǒ)箭成本被(bèi)大幅度摊薄。“SpaceX已基本实现三天(tiān)一次的发射节 奏,仍(réng)难以满足后续4.2万颗卫星的快速组网需求。因(yīn)此,他们(men)推出星舰项目,并在2024年6月份(fèn)第四(sì)次试验实现了一二级软(ruǎn)着陆。如果(guǒ)星舰成功回收并批量化发射,运 输成本有望(wàng)降(jiàng)低至(zhì)每公斤10美元 ,进一步拉(lā)大成本差距。”

9月11日,在中国酒泉卫星发射(shè)中心,由蓝箭航天空间科技股份有限公司研发的朱雀三号(hào)VTVL-1可重(zhòng)复使用垂直(zhí)起降回收试(shì)验箭,完成了十公里级垂直起(qǐ)降返 回(huí)的飞行试验。为国内(nèi)将来实现大运力、高频(pín)次、可重复使用的航天发射(shè)迈出关键性一(yī)步。

此外,航天 科工集团快舟火箭、星际荣耀的双(shuāng)曲(qū)线二号、中科宇航的力箭二(èr)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(de)可重复(fù)使用火箭。

有业内人士指出(chū),火箭企业至少需要连续三次发射成功才算初步具备商(shāng)业化能力,就算拿出能够入轨并回收的火箭产(chǎn)品,后续(xù)的批量(liàng)化生产(chǎn)对火箭(jiàn)企业的总体设计、供应链管(guǎn)理能(néng)力(lì)、基础设施建设等都是不小的挑战。对(duì)于中国(guó)的商业航天产业,重要的是要有容(róng)忍失败的开(kāi)放心态,要尊重市场、尊重创(chuàng)新,不能因为一次失败(bài)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(lí)不开需求侧的支持,当(dāng)前(qián)大规模(mó)卫星组网发射需求井喷,才(cái)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(qī)是所有商业航天公司都必须(xū)面对的问题。因此(cǐ)打通商业逻辑(jí)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(jīng)人。

参考资料:

首次商业太空行走 来源:中国(guó)航天报

中国商业(yè)航天(tiān)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(jì)术赛跑 来源:空天(tiān)界

远洋(yáng)气象导(dǎo)航市 场趋势(shì) 来(lái)源:路小白(bái)笔记

中(zhōng)国商业航天的“关(guān)键一步” 来源:经济(jì)观察报

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