资本对“上天”的执念一直未变:卫星商业化背后,隐藏着一桩冷门生意

通信小匠 2022-02-28

航天通信卫星卫星

2921 字丨阅读本文需 7 分钟

近日,SpaceX 遭受了一场突如其来的大事故,其不久前发射的49颗卫星,其中40 颗因一场太阳耀斑辐射而掀起的地磁风暴被毁。近乎失去发射任务的全部卫星,这也是近年来最大的一起卫星安全事故。据悉每颗卫星的造价在50万美元左右,加上火箭运输的成本等,损失总计在2亿元左右。

SpaceX的星链计划是在2014年发起的,计划发射12000颗卫星,截至2022年1月15日,星链卫星在轨正常运行的数量是1800颗,有272颗已经进入轨道等待激活,而其余的200多颗卫星已经失联。失联的卫星和不停发射上轨的卫星间似乎没有喘息的空间。

商业太空热也是近年来最为明显的一股潮流,无论是太空旅游还是火箭、卫星的发射等,一片欣欣向荣。

1、再造产业链

押注造火箭、卫星总体的资本,比看好零部件厂商的多得多。相比之下,部组件制造是一桩“冷门”的生意。

相关数据统计,2021年商业航天赛道的融资事件共35起,披露融资金额有64.5亿元,其中火箭/卫星发射研发、航天装备制造等居多。

但同时,资本市场也逐渐明晰,在整个航天产业链中,一发商业火箭成功发射的背后,卫星制造和火箭发射的价值只占10%,火箭、卫星所需关键零部件的可开拓、可想象空间很大。

正如中科创星投资总监李峰表示,此前商业航天领域的投资,主要集中在火箭、卫星等总体方面,在产业链上游布局不多,难以从单机和部组件等根本环节降低成本。

这也意味着,“真正要把火箭、卫星的制造规模做大,发射频次提高,并把整体价格降下来”,需要在制造端做更多的事儿。

2、资本对“上天”的执念一直未变

步入资本回报期,早期借助固体火箭迅速登台的民营火箭市场已然改变。2022年,成为中国液体商业火箭的发射元年。

在追逐工业化,批量生产的终极目标下,降成本的理念一遍又一遍被重申。

面临愈来愈大的严控成本压力,制造厂商想尽一切办法,把造火箭的流程简化:深蓝航天、天兵科技、星河动力等民营火箭企业多款液体火箭发动机零件由3D打印制造。

3D打印火箭发动机零部件技术的日渐成熟,3D打印厂商也有了更近一步的机会。

为将成本压缩到极致,成立于2021年3月的「太瀚航天」,计划建立火箭零部件全产业链生产线,将火箭超过90%的零部件在太瀚工厂由原材料直接3D打印为成品。

按照太瀚航天的预估,火箭发动机所有部件均采用3D打印,在30天时间内可完成一台发动机的制造。如此一来,一枚飞天火箭的采购成本预计可控制到1000万人民币级别。若再结合可回收技术,每发火箭的采购部分成本将更低。

3、卫星批量化先行

脱离了国家航天制造平台的商业火箭、卫星,品控、周期和价格问题愈发凸显,符合航天产品品控体系要求的商业化生态产业链需求格外迫切。

而无论在时间层面,还是技术层面,研发、设计、制造、发射等因持续而庞大的资金投入而变得门槛更高,已经默契地展开了一场产业补充。

发动机、贮箱、飞控和载荷等一些相对独立的分系统,每个分系统又是极专业的子系统工程产品,对设计、工艺、装备、质量控制和技师队伍有很高的要求,相关的人才明显稀缺。

或许是商业航天羽翼渐丰,越来越多原先在体系内部工作的专家与商业航天绑定,出现在民营航天团队之中。我国液体运载火箭制造领域的资深结构/工艺/装备设计师、运载火箭结构绝热资深技术专家、火箭总装/总测专家及焊接/铆接国家级技能大师等,已经参与到九天行歌“运载火箭的推进剂贮箱和箭体结构”的环节之中。

若论资历,在近10年的国家发射任务中,这一生产工作环节80%左右的产品都是由这一团队完成。

只不过,类似这样的团队组建可遇不可求。在业内人士看来,按照目前的进度,我国商业航天距离规模化制造、批量化发射还远,且有比较长的路要走。“我们不悲观也不乐观,SpaceX是2002年成立,中国商业航天企业在2015年刚起步,或许中国发展会更快。”

对零配件服务商而言,他们也清楚地认识到,自己只是做添砖加瓦而非开创性的工作。“未来需要头部的火箭、卫星总体公司,有更商业化、更突破常规的设计、布局。”

相比火箭,卫星的批量化已经走在前面。今年年初,由国内民营卫星企业银河航天自主研制的6颗低轨宽带通信卫星正式出厂,验证了卫星产线的小规模批产能力以及低成本研制模式。目前,这批卫星已经确定在今年一季度择机发射。

能够肯定的是,随着分工细化,我国商业航天正在从国家任务的延伸,进入到高速工业化时代。

至于资本层面,2022年或许有一些新的局面值得期待。

4、商业化带来的隐患

随着越来越多的卫星被送上太空,带给气候与科研越来越多的问题。在太空中,人造卫星、航天器和碎片残骸沿着各种不同的轨迹飞行,因为碎片的积累,近地轨道也被戏称越来越像高峰时间段拥堵的高速公路。

欧洲航天局表示,一个微生物大小的碎片在航天器中可能只留下一个凹痕,但若换成豌豆大小的碎片,就可能会导致关键的飞行系统失灵。如果是乒乓球大小的残骸,将是一起灾难。乒乓球大小的太空垃圾会导致空间站迅速降压,威胁空间站与宇航员的安全。

卫星界的巨无霸星链计划部署约3万颗卫星,同行无不担忧。发射的两千多颗卫星已经造成了太空50%的碰撞事故。随着后期数万颗的太空卫星上轨,带来的后果不难想象。

太空拥堵与垃圾的问题已日益凸显。根据伦敦自然历史博物馆的数据,地球轨道上至少包含1.28亿个碎片,其中直径在10厘米以上的碎片多达34000个。这些还只是大到足以探测到的碎片,当然也存在许多较小没被发现的碎片。

卫星的数量日益增多,带来的风险也就越多。耗费巨资送上太空的各类航天器、也包括正在服役的卫星都会被影响。那么如何改善这个现状呢?

对于这些不断上天的卫星和其潜在的安全威胁,国际组织也一直在探讨更多的可能与解决方案。科学家们开始与联合国合作,希望构建卫星巨型星座的新标准,以遏制其对科研的干扰与影响。

意大利帕多瓦大学天文学家、国际天文学联合会(IAU)前秘书长Piero Benvenuti和其他天文学家一直致力于通过国际天文学联合会提高国际上对人造巨型星座如何影响科学家和公众的认识。他们称,这样做的目的不是为了让天文学家和卫星公司对立,而是要为如何公平地利用外层空间的共享区域构建一个蓝图。

作为被不断诟病与投诉的卫星企业来说,也在根据投诉的意见不断改良卫星的设计。SpaceX试验了几种能使卫星变暗的方法,目前发射的所有星链卫星都带有遮阳板,这样当太阳光反射出去时,卫星就不再那么显眼了。

因为目前还没有管理卫星对夜空影响的法律,所以这些影响和破坏没法完全遏制。只能通过联合国的调节和处理来达成一些共识。

对于卫星的亮度改善缝缝补补的措施一直在改进,而对于太空垃圾的处理,科学家通过跟踪定位这些太空垃圾,告诉准备上天的企业与国家,应该在什么时候让航天器避开飞速来袭的碎片。

除此之外,研究人员也在开发各种清理太空垃圾的方法,比如使用钩子、网和磁铁将太空垃圾拽回地球大气层。

这些方法可以改善一些卫星带来的影响,不过也都只是善后的方式,从根本上来说,还需要立法层面来遏制无限增发的卫星数量问题。无论是科研还是垃圾、气候等问题,卫星的数量保持一个限制,就可以从根源上来解决这些问题。

科技企业争相发射卫星,都在瞄准卫星通信网络的建设。大量低轨卫星组成的通讯网络,可以实现全球通信的覆盖,满足一些空中、海上、沙漠、森林等边远地区的网络覆盖,提高网络数据的服务宽度和深度。据悉,2019年全球有43亿人次乘坐飞机旅行,对于空中的网络服务需求旺盛,卫星潜在的商业价值巨大。

除了这些应用外,卫星也可以将通信网络辐射到未被地面网络覆盖的人群。根据联合国披露的数据,全球仍有数30亿的人口没有与互联网连接。铺设光纤的成本相对于卫星来说,昂贵许多,卫星的存在对于地面尚未接触互联网的人群来说,十分有价值。

对于开发太空领域的代价,能不能预先吸取下经验教训,不要再重蹈覆辙。太空全球互联的愿景与商业利益的尽头,局势开始变得逐渐不可控,太空商业竞争后的一地鸡毛,谁来为我们善后呢?

文章来源: 脑极体,泰伯网

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