21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者駱軼琪廣州報道

2023年11月下旬，Space X公司旗下星艦在年內(nèi)二次嘗試發(fā)射升空，不同于此前嘗試，該次起飛后33臺發(fā)動機(jī)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)正常工作，但最終二級火箭因速度不夠?qū)е挛茨芮腥胲壍馈?/p>

僅從結(jié)果看，此次嘗試再告失敗。不過作為創(chuàng)始人，馬斯克對年內(nèi)兩次發(fā)射都表達(dá)了贊許。“終有一天抵達(dá)火星的那個場面激勵著SpaceX做出每個決定?！薄栋Ｂ　ゑR斯克傳》這樣描述其驅(qū)動力和遠(yuǎn)景。

運(yùn)載火箭的發(fā)展進(jìn)程之所以重要，除了深空探索的愿景之外，眼下其也是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可或缺的一環(huán)。要邁向“空天一體化”的未來，衛(wèi)星持續(xù)上天組成星座是其中核心，而通過推進(jìn)低成本、可回收的運(yùn)載火箭發(fā)展，將有望加速驅(qū)動衛(wèi)星升空過程的持續(xù)降本增效。

除了Space X另類路徑的探索備受關(guān)注，國內(nèi)眾多火箭公司在2023年也取得了較大進(jìn)展，且呈現(xiàn)國有與民營公司多點(diǎn)開花局面。應(yīng)用層面以華為為代表的終端公司驅(qū)動手機(jī)衛(wèi)星通信功能落地，則在驅(qū)動著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)化的閉環(huán)。

基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展大年

由于軌道和頻率資源有限，國際電信聯(lián)盟（ITU）統(tǒng)一管理下，遵循著“先占永得”國際分配規(guī)則，世界主要經(jīng)濟(jì)體都在推進(jìn)持續(xù)發(fā)送衛(wèi)星升空等活動。

典型如星鏈在今年頻繁發(fā)送低軌衛(wèi)星上天，至今已有超5000顆衛(wèi)星在軌。而能支持星鏈升空的獵鷹9號等系列火箭也在如火如荼發(fā)展。

雖然獵鷹9號年內(nèi)的探索均以失敗告終，但更重要是其為后續(xù)發(fā)展積累了大量數(shù)據(jù)，對行業(yè)而言，其設(shè)計理念和后續(xù)發(fā)展方向都對全球商業(yè)航天帶來積極驅(qū)動。

Gartner高級研究總監(jiān)龔慧巍對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者分析，“回過頭看，獵鷹9號第一次發(fā)射時，33個猛禽發(fā)動機(jī)中出現(xiàn)一定狀況，轉(zhuǎn)接控制力的時候沒有完全成功；但第二次發(fā)射時發(fā)動機(jī)都沒有熄滅，考慮到其載重量遠(yuǎn)超其他國家的火箭，因此業(yè)內(nèi)包括馬斯克本人都認(rèn)為，今年內(nèi)的第二次發(fā)射是取得了巨大成功?！彼M(jìn)一步指出，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，Space X的火箭運(yùn)載能力是全球所有國家的88%，這都有賴于星艦對火箭的重新設(shè)計、重新定義，可以快速根據(jù)此前不足調(diào)教設(shè)計。

除了海外頭部公司，國內(nèi)眾多民營火箭類公司在2023年也取得了較大進(jìn)展。自2020年國家發(fā)改委首次將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入“新基建”范疇后，該領(lǐng)域就開啟了快速建設(shè)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，2023年是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展大年。

其中衛(wèi)星制造和衛(wèi)星發(fā)射是該產(chǎn)業(yè)鏈的兩大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對驅(qū)動衛(wèi)星設(shè)計創(chuàng)新和實(shí)現(xiàn)更優(yōu)有效載荷比，支持衛(wèi)星發(fā)射的火箭技術(shù)走向更低成本、可回收來說都是關(guān)鍵。我國相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施軟硬件、運(yùn)營和應(yīng)用落地等都在積極探索。

例如，年內(nèi)，衛(wèi)星方面有銀河航天首次完成我國在軌多星堆疊發(fā)射技術(shù)驗(yàn)證，為我國巨型低軌通信星座提供技術(shù)支撐?；鸺I(lǐng)域有藍(lán)箭航天自主研制的朱雀二號遙二運(yùn)載火箭成功完成發(fā)射任務(wù)，這是我國民營商業(yè)航天首款正式進(jìn)入量產(chǎn)和商用的液體火箭，也是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭，意味著我國首款大推力液氧甲烷發(fā)動機(jī)通過飛行驗(yàn)證。

華泰證券研究認(rèn)為，我國2015年開放民營商業(yè)航天市場，直至2022年僅少數(shù)固體火箭成功入軌。2023年，多家商業(yè)火箭在運(yùn)力和液體發(fā)動機(jī)上取得突破，火箭作為產(chǎn)業(yè)核心瓶頸環(huán)節(jié)已有顯著改善。

強(qiáng)調(diào)液體發(fā)動機(jī)火箭突破的重要性，是在于這是目前能夠?qū)崿F(xiàn)火箭可回收的重要路線，可回收利用對降低成本尤為重要。

龔慧巍表示，固體燃料運(yùn)載火箭相對簡單靈活，國內(nèi)較早期的火箭都采用固體燃料；目前階段的長征系列火箭則是采用液體燃料，不同于固體燃料火箭無法回收的難題，液體燃料的可回收將大大降低火箭運(yùn)營成本，兩類燃料的舉重高度、控制能力也有差異。

對于不同液體發(fā)動機(jī)路線，頭豹研究院工業(yè)行業(yè)分析師趙啟銳對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者分析，由于液氧煤油在燃燒后會產(chǎn)生結(jié)焦和積碳問題，實(shí)際可重復(fù)使用次數(shù)有限，而液氧甲烷在這方面有更大優(yōu)勢。因此在相同運(yùn)載能力下實(shí)現(xiàn)可回收發(fā)射，甲烷的成本優(yōu)勢更明顯。

“從長期發(fā)展角度，液氧甲烷特別適用于未來深空探索、載人登月和火星移民。在星際探索中，甲烷可以通過二氧化碳裂解制備；但制備液氧煤油的難度更大，需要在發(fā)射前裝備返回所需的燃料，降低了效率。”他總結(jié)道。

驅(qū)動商業(yè)化落地

能夠讓基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展的一大動力來自于商業(yè)化進(jìn)程支撐。據(jù)歐洲咨詢公司Euroconsult估算，SpaceX有40%的收入來源于Starlink星鏈，后者今年快速發(fā)星的背后，SpaceX也在積極與衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)探討合作空間，以驅(qū)動衛(wèi)星通信等商業(yè)化落地。

國內(nèi)市場，隨著華為為代表的手機(jī)終端公司在持續(xù)迭代手機(jī)衛(wèi)星通信能力升級，國內(nèi)其他頭部手機(jī)廠商也表態(tài)正籌備有相關(guān)能力的旗艦手機(jī)，這成為完善衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)閉環(huán)的其中一步。

只是目前階段國內(nèi)商用手機(jī)具備的衛(wèi)星通信功能主要連接高軌衛(wèi)星，其傳輸能力相對有限，包括星鏈和眾多國內(nèi)后發(fā)的衛(wèi)星公司都在快速推進(jìn)低軌衛(wèi)星的發(fā)射與組網(wǎng)工作。

“綜合來看，目前國內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域已進(jìn)入快速發(fā)展階段?！壁w啟銳向記者表示，現(xiàn)階段，通信、導(dǎo)航及遙感衛(wèi)星的商業(yè)化應(yīng)用刺激了各行業(yè)對衛(wèi)星星座的發(fā)射需求，以“星網(wǎng)工程”為代表的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)成為當(dāng)前及未來航天發(fā)射市場的主要需求。

但要走向空天一體的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)未來，仍需要持續(xù)面對完善星座部署、降低衛(wèi)星發(fā)射成本等難題。只有真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模建設(shè)、降本增效之后，商業(yè)化才能更好實(shí)現(xiàn)。

東方證券指出，在衛(wèi)星發(fā)射方面，目前我國火箭發(fā)射報價距離SpaceX獵鷹9仍有差距，發(fā)射能力尚不能滿足大規(guī)模低軌星座快速部署需求。

這就指向目前產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展過程中的難點(diǎn)：降低成本、提升運(yùn)載火箭運(yùn)力。簡單來說，倘若火箭具備較高運(yùn)力，就能一次帶動更多顆衛(wèi)星升空并入軌，可以大幅縮短衛(wèi)星部署的成本和時間。

“根據(jù)火箭運(yùn)力的統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算，2021與2022年中國用于衛(wèi)星發(fā)射的火箭總運(yùn)力分別約為140.4t/700km和120.8t/700km，與實(shí)際年平均需求存在較大差距。衛(wèi)星發(fā)射需求不斷增加的刺激和現(xiàn)有火箭運(yùn)力不足的情況下，加速推動具有大推力的液體火箭勢在必行?！壁w啟銳分析道。

“有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國在商業(yè)航空航天領(lǐng)域全球綜合排名前三，與能力領(lǐng)先的Space X之間主要差距在于運(yùn)載火箭的載重量，當(dāng)然與美國其他主要火箭相關(guān)機(jī)構(gòu)的差距并不算大?！饼徎畚τ浾弑硎?，“個人覺得中國商業(yè)航天業(yè)從2015年發(fā)展到現(xiàn)在，無論是國有還是民營機(jī)構(gòu)都出現(xiàn)了不少閃光點(diǎn)，聚焦到火箭領(lǐng)域，主要差距就在于火箭設(shè)計的差異造成載重量不同。但是在需求支撐下，會構(gòu)成我國發(fā)展航空航天業(yè)的星星之火。”

據(jù)華泰證券統(tǒng)計，年內(nèi)從星河動力“谷神星一號”0.3噸到“天龍二號”的GEO（地球靜止軌道）1.5噸，到“朱雀二號”的4噸（改進(jìn)型），再到“引力一號”的LEO（低地球軌道）6.5噸，我國民營運(yùn)載火箭最大運(yùn)力記錄在不斷被刷新。

雖然針對運(yùn)載火箭的運(yùn)力難題目前國內(nèi)仍在追趕，但這實(shí)際上也是全球都面臨的挑戰(zhàn)?？v觀整個行業(yè)，在運(yùn)力方面相對出眾的是Space X，后來者都在積極突破。

擁抱空天一體 

在推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路途中，衛(wèi)星本身的創(chuàng)新同樣重要，這對最終用戶能夠觸達(dá)的功能起到?jīng)Q定作用。目前創(chuàng)新聚焦在對衛(wèi)星的批量制造能力、從新材料和天線能力等角度優(yōu)化衛(wèi)星設(shè)計、降低衛(wèi)星重量并提高有效載荷等角度。

龔慧巍對記者分析，發(fā)展低軌衛(wèi)星，最重要是對產(chǎn)業(yè)鏈的要求。國內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從0到1的突破，接下來從1到100的發(fā)展會相對容易。今年以來，有長光衛(wèi)星發(fā)射的在軌衛(wèi)星數(shù)量超過百顆，還有包括吉利、銀河航天等一系列民營企業(yè)在積極推進(jìn)衛(wèi)星發(fā)射上天，這意味著國內(nèi)的衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)商業(yè)化在持續(xù)快速演進(jìn)。

民生證券分析指出，國內(nèi)許多商業(yè)航天企業(yè)已成功研發(fā)批量化生產(chǎn)技術(shù)：銀河航天實(shí)現(xiàn)國內(nèi)首次批量研制低軌寬帶通信衛(wèi)星，其單星研制成本對比銀河航天首發(fā)星已下降一半以上；長光衛(wèi)星在實(shí)施批量化生產(chǎn)后，6顆星并行測試只需一個人一個月即可完成，其早期的單星生產(chǎn)模式一顆星需兩個人兩個月測試完成；時空道宇通過功能集成、模塊化設(shè)計、制造過程規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化、采用自動化機(jī)器人和自動化測試系統(tǒng)、構(gòu)建信息化體系等方式實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星批產(chǎn)設(shè)計制造。

從長期完善衛(wèi)星組網(wǎng)部署的視角下，龔慧巍認(rèn)為可以持續(xù)關(guān)注運(yùn)載火箭的發(fā)動機(jī)設(shè)計和控制能力演化，這將對載重量有關(guān)鍵影響；其次是液體燃料技術(shù)的更新迭代和火箭回收時燃料加注等問題解決。

“個人覺得，要支持衛(wèi)星大量發(fā)射，尤其是補(bǔ)發(fā)類衛(wèi)星的發(fā)射，固液燃料技術(shù)并存的運(yùn)載火箭很重要、運(yùn)營靈活性也很重要，比如對火箭發(fā)射場的設(shè)計靈活度就有很高要求。”龔慧巍進(jìn)一步分析，星艦就是靈活性發(fā)展的產(chǎn)物，其能夠在接受失敗中快速迭代，是基于互聯(lián)網(wǎng)理念發(fā)展的表現(xiàn)。

趙啟銳對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者強(qiáng)調(diào)，火箭回收是值得長期關(guān)注的技術(shù)迭代趨勢?！耙?yàn)樵诳紤]發(fā)射費(fèi)用時，火箭推進(jìn)劑的成本占比相對較低，而火箭整體硬件設(shè)備是最主要的成本來源。所以發(fā)展可重復(fù)使用運(yùn)載火箭是降低發(fā)射成本的最佳出路。”

據(jù)他分析，通過回收火箭并進(jìn)行簡單維修后重復(fù)使用，可以避免一次性使用后需要丟棄昂貴的箭體、發(fā)動機(jī)和電氣設(shè)備所帶來的浪費(fèi)，從而通過多次使用來分?jǐn)偝杀??！案鶕?jù)SpaceX發(fā)布的數(shù)據(jù)，如果成功回收并低成本重復(fù)使用獵鷹9號的第一級火箭，可以將發(fā)射成本降低80%；如果同時回收第一級和第二級，并以低成本方式重復(fù)使用它們，那么發(fā)射成本可以降低99%?！?/p>

在關(guān)鍵的火箭側(cè)和衛(wèi)星側(cè)持續(xù)創(chuàng)新驅(qū)動背景下，我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)正處在加速態(tài)勢中。

龔慧巍對記者分析，認(rèn)同業(yè)界關(guān)于今年是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展元年的說法，因?yàn)殡S著衛(wèi)星類公司持續(xù)投入，衛(wèi)星制造中供應(yīng)鏈體系的工業(yè)化發(fā)展，支撐我國衛(wèi)星發(fā)射次數(shù)、掛星量、企業(yè)數(shù)量等方面的持續(xù)發(fā)展?！跋啾戎?，衛(wèi)星目前正走在從1向100的發(fā)展階段；火箭還處在從0到1過程中。至于我國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展能否復(fù)制手機(jī)、平板甚至制造業(yè)方面的優(yōu)勢，由于我國強(qiáng)大的工業(yè)供應(yīng)鏈生態(tài)和跨行業(yè)的嫁接創(chuàng)新能力，非常值得期待。”