中国商业火箭离Space X还有多远?发射一次卫星要花多少钱?

【《中国经济周刊》】解决卫星的研发制造成本后,还要解决国内卫星产业的一个“痛点”——发射。

今年10月底,天仪研究院把4颗微小卫星送上了天。天仪研究院CEO杨峰坦言,其发射成本已经大于卫星研制成本。但他同时表示,“国家队”目前提供的发射价格还可以接受,大概在每公斤十几万元的水平,“当然,我永远希望能更便宜。”

九天微星CEO谢涛给《中国经济周刊》记者算了一笔账。今年12月九天微星将发射的7颗卫星总重量约为200公斤,每公斤的发射价格不到10万元。

“搭乘的成本要小一些,因为主星已经承担了火箭的大部分费用,剩下的空间‘国家队’会以较便宜的价格出售。”谢涛说。

即使是定制一发火箭,谢涛也认为大火箭的成本要优于小火箭,“一瓶矿泉水确实要比一桶矿泉水便宜,但如果比较单价呢?这也是Space X要做大火箭的原因。”

他介绍,未来九天微星可能会尝试“一箭十二星”,而小火箭每发只能携带一到两颗百公斤级卫星。

如果说“国家队”提供的发射价格“还可以接受”,发射资源又是否存在紧缺的问题?

发射资源稀缺?

“发射资源并不稀缺。‘国家队’今年一共发射40次,中国的民营卫星公司一共发了几颗卫星?我不太同意一些民营火箭公司的说法,他们强调发射资源的稀缺是为了突出自身的重要性。拿PPT上计划发射的卫星数目与实际发射的火箭数量做对比没有意义。”杨峰并不认可发射资源紧缺的说法,他认为民营火箭对于航天领域非常重要,但重要的地方不是在于增加火箭发射次数,而是在于降低发射成本。

翎客航天组装区域

据他介绍,天仪研究院10月底发射的4颗卫星就是在今年4月与“国家队”敲定的。

谢涛也认为“国家队”提供的发射资源足以覆盖目前国内的需求。“我们马上要向‘国家队’定制一发火箭,他们9个月左右就可以准备好,速度也很快。”

但民营火箭公司北京星际荣耀空间科技有限公司(下称“星际荣耀”)负责人向《中国经济周刊》记者分析说,国际上通行的价格是每公斤两到三万美元,如果火箭大的话确实平均单价会降低,火箭小的话则会升高。“但是就像人们出行时可以有多种选择,如果只考虑价格,可能与其他人‘拼车’是最便宜的,但周期会被拉长,可能还是‘专车’靠谱些。”

小卫星等不起“拼车”?

有业内人士透露,据他了解,长征系列某一型号的火箭目前要提前48个月预订,加之其需要承担国家任务,因此需要“凑搭载”,“但时效性对于小卫星组网很重要,一颗小卫星的寿命甚至可能只有两年。”

中信聚信总经理蒋蕴伟告诉《中国经济周刊》记者,除了目前可以看到的小卫星发射需求,他还非常看好补星时小火箭能够发挥的作用。

“当有组网的小卫星出现故障,或者寿终正寝时就需要补星,使用大火箭的时间和经济成本过高,一个星座可能一年只需要补几颗星,但是时点不一,且在不同的轨道位,要求快速响应,小火箭是非常合适的选择。”他说。

每公斤15万~20万元,这是外界公认的目前“国家队”发射费用价格区间。

上述业内人士认为,在民营火箭公司的液体发动机研制成功前,仍需从体制内购置固体发动机的情况下,短期内民企的发射价格与“国家队”差异不大,需要靠比“国家队”更灵活的发射时间获得生存空间。

无论如何,处于爆发前夜的卫星产业,确实为民营火箭公司带来了不少想象空间。

技术分歧:固体火箭、液体火箭之争

截至2018年11月,公开报道中可见的我国商业公司发射成功的火箭共有4枚,分别来自零壹空间和星际荣耀。值得注意的是,已升空的4枚火箭均为固体亚轨道火箭。在技术流派上,亚轨火箭意味着“入亚”,也可以称之为“不入轨”,即只要将火箭送上太空便可宣告任务完成。

固体火箭使用固体燃料作为火箭推进剂,而非加热时间长、反应速度慢、运送和保存条件相对较高的液体推进剂。

零壹空间总装合练箭吊装起竖

Space X则是完全不同的发展轨迹,其早期阶段的研发就以液体火箭为起始。已成功发射两枚固体亚轨道火箭的零壹空间创始人舒畅对此解释说,“固体燃料火箭的特征在于经济性,只需将燃料和氧化剂混合起来形成固体燃料填充到箭体内,因此火箭的构造元件相对较少,而且可以长时间保存,便于发射作业。”因此,对于时效性、经济性等要求较高的企业客户来说,灵活价优的固体小火箭非常合适。

专做火箭发动机也能活

位于亦庄开发区内的商用火箭企业灵动飞天,不从事整体火箭的研发,而是专注于为火箭公司提供动力解决方案。其创始人吴刚和熊飞都是军工贸出身,他们认为动力系统是商用火箭的关键。

灵动飞天联合创始人、副总经理熊飞接受《中国经济周刊》记者采访时说:“现在发上去的4枚火箭为什么入不了轨呢?因为动力问题没有解决。”

熊飞介绍,灵动飞天目前仍在早期试验和研发阶段,尚未向任何整體火箭公司提供动力系统和发动机,但对未来的市场需求十分有信心,“商业火箭与国家任务火箭相比,更多地会采用集成化的做法,这样成本较低,那就势必要有明确的产业分工,由专业的人来做专业的事。一些火箭公司的确可以自己做发动机,但我们在这条产业链上是绝对能够存活的。”

液体火箭推力大,固体火箭更省事

熊飞认为,“商业”二字的题中之义便是一切以市场应用端的实际需求为主导,“从目前的应用端需求来看,商业火箭最大的客户是微小卫星组网以及航天飞行的可行性试验,这两者完全可以由固体火箭来满足。在人造卫星的星座计划中,除有的主星质量达到吨级外,多数微小卫星的质量只有几十千克,如果用液体火箭来发射就是‘大马拉小车’。”

不过,前述星际荣耀负责人接受《中国经济周刊》记者采访时说,若自建供应链,以固体火箭为例,最重要的是装药环节,涉及到企业在环评方面的资质,大多数整体火箭公司很难达到这样的标准;液体火箭的供应体系涉及特种加工和特种工艺,和供应商合作后单件产品的价格会显得高,但火箭生产企业可以省去很多其他方面的心思。“我们还是倾向于用专业化分工的办法解决商用火箭的集成问题。自建供应链看起来美好,但实际上一操作起来会发现这是个无底洞。”

该负责人还说,“毫无疑问,由液体火箭搭载小载荷、不同卫星公司‘搭伙’的成本是最低的。商业公司提供的固体火箭发射,从单价上相比,反而比液体火箭高一点。”

投资星际荣耀的投资机构相关人士告诉《中国经济周刊》记者,根据此前的财务预测,初期火箭发射的报价大概是每公斤20万元,使用液体发动机后会大幅拉低报价,而使用固体发动机再降价的空间有限,因为固体发动机必须从体制内采购。“像Space X的猎鹰9,对外报价差不多是每公斤6000美元,运载能力是9到10吨,其使用的就是液氧煤油的液体发动机。”

固体、液体火箭各有生存空间

有业内人士认为,抛开具体的商业需求而比较固体和液体火箭的成本没有意义。在发射灵活性上,固体火箭明显优于液体火箭,但液体火箭的运载能力高于固体火箭。精明的商业卫星公司会在运载量小的情况下选择“專车”(固体火箭),在运载量大时选择包一辆“中巴车”(液体火箭),以最大程度地提高效率。

一些商业公司则同时对固体火箭和液体火箭进行探索。2018年1月24日,零壹空间自主研制的中国商用火箭液体姿控发动机整机试车成功。此前,零壹空间在2017年12月完成了固体火箭发动机整体试车。

零壹空间OS-X1亚轨道火箭发射

“市场最终会形成固体和液体火箭各有各的生存空间、相互补充的格局,没必要争论哪一种更好。”上述星际荣耀负责人对《中国经济周刊》记者说,最终考量商业火箭公司成功与否的标准是能否在市场上永久生存,而不是液体固体的区别,甚至也不是技术高低的区别。“‘大火箭’(即液体火箭)的运载能力强,算总成本的话低于小火箭,但背后有风险因素需要考虑。在星座计划的卫星组网中,一旦搭载所有卫星的液体火箭发射失败,就会损失大量卫星,不得不重新生产。不能将鸡蛋都装在一个篮子里,最科学的办法是同时使用液体和固体火箭,搭配成‘套餐’进行发射。这对卫星公司来说是最合乎商业逻辑的。”

可回收火箭是否适合中国国情?

商业火箭的另一个梦想是实现Space X般的可回收火箭,截至目前,这被认为是最能节省成本的方法。

翎客航天成功实现了“悬停试验”,为中国版可回收火箭带来了一丝希望。翎客航天创始人胡振宇告诉《中国经济周刊》记者:“可回收火箭是最大的节省成本路径,已经成为行业共识。相较于航天飞机特别大的受热面积以及返航后花费的维修和翻新成本,可回收火箭在商业上也是最划算的。Space X已经从技术和商业两方面证明了可回收的可行性。”

也有人对可回收火箭与我国现阶段的实际国情是否契合提出了谨慎的看法。一位火箭动力企业负责人对《中国经济周刊》记者说,可回收火箭的最终目的是为了节约成本,但就目前我国的实际情况而言,人工成本较之美国低很多,加之设计工艺、材料以及其他供应链上还可以进一步节约成本,还是要基于我国市场上对应用的实际需求,决定何时开始研制可回收火箭。

长征十一号运载火箭总指挥杨毅强则告诉《中国经济周刊》记者,为使火箭可回收,马斯克的Space X也付出了一定代价:“可回收火箭的负载能力只有正常载荷的60%~70%,回收后的火箭需要一系列对箱体修复和清洗的过程。可回收背后是运力的损失和其他成本的提高。”

杨毅强说,如果火箭只能使用两三次是不划算的,如果可以反复使用10次,则肯定划算。同时,他也毫不讳言资本市场对Space X的影响:“马斯克也是要向投资方‘讲故事’‘说情怀’的,这是他不计成本坚决要做可回收的原因之一。”

火箭企业“没想象中那么烧钱”

目前市面上的商用火箭公司最早成立于2014年(翎客航天),最晚成立于2017年(灵动飞天),均属于初创阶段。

作为火箭发射和研制这一领域的从业者,对资金的需求毫无疑问是迫切的,尤其是早期的研发投入需要稳定的资金支持。

火箭公司融资额高于卫星公司

在已获得的投融资中,从轮次来看大多数企业都停留在天使轮、A轮及A+轮早期轮次。不过,从融资额看,单家火箭公司的融资额要高于卫星公司。

有投资机构统计,2017年共有17家商业航天公司获得总额超过21.6亿元的投资,其中航天科工火箭、零壹空间、星际荣耀3家火箭公司的融资额便超过13亿元。

零壹空间创始人舒畅向《中国经济周刊》记者透露,2015年公司组建了最初的核心团队,于年底拿到了1000万元左右的天使轮,“其实就是凭借我个人在行业内的信誉获得的一笔‘友情赞助’。”2016年10月,零壹空间获得逾亿元的A轮融资;2017年12月,公司自主研制的固体火箭发动机试车成功,第二个月获得了逾2亿元的A+轮融资;2018年5月,“重庆两江之星”成功发射,零壹空间又获得了超过3亿元的融资。

星际荣耀则是在2018年6月30日完成由经纬中国领投的6亿元A轮融资。

也有暂时看来比较“省钱”的公司。星途探索曾于2018年初获得由翊翎资本领投、七熹投资跟投的千万级天使轮融资。

九天微星CEO谢涛认为,民营火箭公司屡屡获得融资,一部分原因是民营火箭公司有Space X这一明确的对标公司,投资人比较容易看懂。

一位不愿具名的商业航天业内人士告诉《中国经济周刊》记者,目前投资人分两派:一派认为火箭是基础设施,“要想富先修路”,投资火箭相当于投资基础设施;另一派的观点认为火箭不是制约的问题,因为中国有成熟、廉价、可靠的火箭选择,缺乏的是整个卫星的应用生态和产业,“持这一派观点的投资人可能会投卫星多一些。”

和共享单车比,火箭融资是“小数目”

胡振宇的翎客航天在融资上也曾经遭遇过不顺,直到2017年春天,普华资本、御风投资冯仑、长润金控投资管理(深圳)有限公司等投资方的一笔数千万元融资到账,才化解了公司账面上一度只有几十万元的紧张局面。

“其实商用火箭并没有大家想象的那么烧钱。”胡振宇告诉《中国经济周刊》记者,虽然前期的研发成本以及发射成本都不低,但相比于动辄融到数亿美元的共享单车来说,目前商用火箭的融资仍是个“小数目”。

星途探索CEO梁建军则直言:“商业火箭肯定不是‘轻资产’项目,但要说有多‘重’,也并不能说特别‘重’。”

中信聚信总经理蒋蕴伟对《中国经济周刊》记者说,卫星小型化的需求已经明确,市场爆发只是时间问题。国内的研发成本,特别是研发人员成本并没有那么高,核心人员普遍有股权激励;在研发过程中也会在满足需求的前提下选择成本更低的工业级产品,而非一味追求极致可靠性的航天级产品。

但他同時坦言,比较突出的几家民营火箭公司都在研发液体发动机,正式上天之前要进行大量地面实验,周期会比较长,“这会烧一些钱。相对来说测控服务需要的资金规模会小一些,主要是初期的资本支出,包括地面站网络建设的基建、设备、软件等。”

规模效应显现后成本将下降

舒畅帮《中国经济周刊》记者算了一笔细账:微小卫星系统未来数年全球计划发射数量达近2万颗,这2万颗卫星需要组网,发射升天后在轨留存时间只有1至5年,每年都有补星的任务,这就是巨大的市场空间;按照我国国内相关公司规划,未来3年内也将有近1000颗微小卫星的发射需求。“微小卫星发射不但市场大,利润也较高。即便在性价比极高的中国,发射成本也在1.5万~2万美元每公斤。如果能将发射成本降低,发射频率提高,且简化发射流程,仅微小卫星的发射市场就是千亿级规模。”

前述星际荣耀负责人也认为,随着民营商用火箭公司的增多,发射次数增加,规模效应一旦显现,成本下降是必然的。“现在还说不好具体会下降到什么数字,就像当年移动电话的普及一样,手机资费整体上毫无疑问呈下降趋势,但影响话费的因素不是单一的。”

当投资人遇上商用火箭

另一个重要问题是,如何与投资人有效沟通并达成信任关系。“商用火箭肯定是一个长周期的投资项目。”梁建军认为,这个行业的投资方将面临长周期、高风险同时也有较高回报的投资项目,能投商业火箭的人需要满足两点要求:有耐心,懂行业。但现实情况却是,在我国纷杂的创投圈中,能懂得火箭技术和原理的金主屈指可数,“在目前的投资圈中,很多情况下创始人团队不需要把每一个技术节点都向投资人讲清楚,即便是商业火箭这样看重技术的项目,‘画大饼’‘讲故事’对投资人依旧是有效的。”

胡振宇说,很多投资人愿意当商业火箭的早期股东,之后寻找接盘者自己离场,但他还是更愿意与懂技术懂行业的投资人接触。

但千万级的早期融资肯定是不够花的,明年3月有发射计划的星途探索正在寻求新一轮融资,定于2020年发射运载火箭的翎客航天也没闲着。胡振宇明确告诉《中国经济周刊》记者,要想实现成功试射,单轮千万级人民币的融资还“远远不够”。

蒋蕴伟介绍,星际荣耀未来一段时间还要再开两轮融资,今年年底前的一轮主要用于发动机研发,明年上半年达成入轨后再开一轮,这两轮融资规模均为几亿元,届时估值会达到50亿元左右。“以目前星际荣耀的融资额,已经足够做出液体发动机。但因为核心团队来自体制内,比较谨慎,因此想让资金富余一些。”

商业火箭企业不能“忽悠”“讲故事”

“数千万人民币级别的融资是连一声响都不可能听见的,这些钱只够圈来一个专业团队然后做做模型,后续肯定需要再融资。但商业火箭行业比的不是某次融资能否得到一个天文数字,比的是谁有持续融资的能力。”关于商业火箭与资本之间的关系,长征十一号运载火箭总指挥杨毅强提醒,要注意资本市场对商业火箭的不良驱动,“为了给投资人‘讲故事’,有些公司不得不以制造概念的方式做‘创新’。比如有的公司宣称发射后在40公里处分出了几个‘返回式卫星’,而真正的返回式卫星是指已入轨并完成任务之后再返回地面的卫星。这些完全违背技术常理的说法,是为了增加花样来吸引投资人,这就违背了商业火箭的初衷。”

杨毅强表示,目前资本市场出现了商业火箭“响一声就能获得一笔钱”的怪圈。比如一家火箭公司每次发射成功或液体发动机试车成功,都在资本市场获得了认可,“不久前那家公司的火箭发射时,有投资人告诉我,他看着飞得‘挺高的,挺好的’。我说火箭轨迹有400多公里,人类肉眼最多看到20公里,你怎么能认定飞得高就是飞得好呢?”

短期内以激情投资的方式将公司估值迅速拉高,接下来会出现难以寻找投资方前来接盘的危险,这是杨毅强所担心的。“值得与之合作的资本方必然是对航天事业有所理解、有所敬畏的,没有准备好5至7年的忍耐期,我不建议他入场。”杨毅强说。

他认为,能将商业火箭做成的企业到最后只会有两三家,目前亦庄一隅就聚集了10余家火箭公司的情况终究会被打破。

军民融合:“国家队”逐渐退出部分航空航天领域

由于火箭的特殊性,商业火箭公司的发射活动需要受到一定的制约。

即便是对领空和发射场地管理相对宽松的美国,Space X使用发射场地和试验网的审批权也掌握在美国军方手中。

星途探索CEO梁建军告诉《中国经济周刊》记者,作为火箭的使用方和管理方,我国商用火箭的发射场地、测控网的确掌握在军方手中,但军方本身十分支持和推动军民融合。

翎客航天创始人胡振宇则直言,军方作为管理方和使用方,“如果加入了商用火箭这个门类并使之繁荣壮大,军方在使用火箭时便可在商用和国家任务火箭之间寻求最大的议价权,这对军方是有利的。”

军方和官方支持力度“超乎想象”

我国对商业公司开放航天领域市场的最早政策性依据来源于2014年的“60号文”,其后,《国务院办公厅关于推动国防科技工业军民融合深度发展的意见》《民用航天发射项目许可》等先后发布,民用航天项目已逐步放开。

“军方和官方对我们的支持力度超乎想象,我们此前没想到对发射场和测控网络的使用申请能如此顺利地通过。”星际榮耀负责人告诉《中国经济周刊》记者,“军民融合深度发展”被确定为国家战略后,已不存在政策上有阻碍的情况。

此外,在火箭技术“军转民”的过程中,商用火箭也利用了几十年来国家任务火箭的探索结果,可谓“站在巨人的肩膀上”。

零壹空间创始人舒畅对《中国经济周刊》记者说,“从发射支持系统、试验场、测控网等庞大的基础设施建设到规模化的航天人才培养,传统航天为商业航天的兴起奠定了坚实基础。”

Space X也是“民参军”企业

其实,Space X同样也是美国语境下“民参军”的标杆企业。

2008年4月22日,美国国家航空航天局(NASA)宣布Space X获得由猎鹰号发射的IDIQ合同。自此,Space X成为全球仅有的由私营企业承担国家航天发射任务的股份制公司。

据统计,目前美国军事专用技术比重不到15%,军民通用技术超过80%,军队信息化建设80%以上的技术来自民事部门。1986年,美国国会就通过了《联邦技术转让法》,授权政府科研机构向私营企业转让技术,或签订合作研发协议。该法案有力推动了国防科技和民用科技的统合,依靠民间科技力量大力发展军民两用技术,在确保军事技术水平提高的同时,也促进了民用工业技术水平的提高。

商业公司竞标不再“低人一等”

零壹空间的一位工作人员告诉《中国经济周刊》记者,据他了解,目前我国军方的实际态度是国家层面在航空航天事业中逐渐退出一些领域,“未来在所有火箭和卫星发射上军方只管升空这一个环节,火箭的制造、研发,包括动力系统以及配套的其他服务,都可以交由商业航天公司来做,这就更进一步明确了商业航天的市场空间。”

另一则消息显示,军方日前明确了在航天领域采购竞标中的“中性竞争原则”,这意味着从今以后,体制内单位与商业公司竞标国家项目将被同等对待。成熟的商业火箭公司将有更多机会参与国家发射任务。

长征十一号运载火箭总指挥杨毅强告诉《中国经济周刊》记者,“军民融合”的真正目的是为了让火箭等领域不再架设在某一个特定的圈子中,而是将其架设在我国强大的整体国力之下,“此前体制内单位有干不完的活儿,市场上的商业机构没事可做,产能严重不平衡,‘军民融合’意在终结这种局面,在器械和部件的生产上打破某些厂家的垄断,引入市场主体之后,可以确保军方以最低的价格拿到这些部件和设备。”

杨毅强认为,商业公司的存在不是对国家任务火箭技术的低水平重复,而是创新。“以Space X为例,他们研制的可回收火箭就不是对此前美国国家任务火箭的低水平重复,未来我国也不排除在商业火箭领域出现引领整个中国航天技术趋势的创新。”

(本文来源:葫芦杂志)