【授权发表】对我国商业航天发射服务的一点思考和建议

作者说

身为航天爱好者的我们很幸运,从事了和爱好相关的事业。因为热爱,让我们更用心的工作;因为热爱,让我们更努力的拼搏;因为热爱,让我们即便收入不高内心却无比充实(自嘲脸)。也感谢有一群爱好者同仁,一起关注太空叉(SpaceX),一起关注黑店(ULA),一起关注美国的NASA和New Space,让我们对国内商业航天的发展充满期待。我们幸福并感激着。

作者:曹梦、蓝天翼,作者简介详见文末

在《流浪地球》中,面对灾难,人类作为命运共同体,将地球打造成巨型航天器,奔向新家园。航天技术具有推动人类文明发展的作用,而发展航天产业,首先从开发近地空间开始。

传统航天(卫星)工程分为运载火箭分系统,卫星分系统,发射场分系统,测控分系统,应用分系统(地面分系统),各工程分系统在工程大总体的牵引和工程“两总”(拥有较高行政级别)的指挥、协调下,成功完成复杂航天系统工程任务的执行。而近几年国内商业航天领域获得高速发展,大批商业航天企业涌现,并随之出现了新的商业航天任务组织模式,即商业卫星发射服务以卫星方与运载方签订的商业发射服务合同为牵引,按照商业运作规则完成合同履约。在这种新的任务组织模式中,没有传统的工程总体和工程两总来指挥、协调全部航天工程分系统,仅仅依靠发射服务合同对运载方和卫星方进行约束,运载方或者卫星方承担商业航天工程总体的职能,而发射场和测控分系统却仍在传统航天任务组织模式下。笔者参与了几次商业航天发射服务运作,在任务组织及计划协调过程中,出现了许多以前不曾遇到的问题,所以想就这些问题和大家从系统层面对商业航天发射服务进行一些交流,希望能对国内的商业航天产业发展有一点点帮助。

一、商业航天发射服务的顶层约束

1、航天活动的国家责任逻辑体系

根据1967年经联合国大会通过并各成员国签署生效的《外层空间条约》第6条规定,在外层空间的活动,不管是由政府机关或非政府社团开展,都由该政府机关或非政府社团所在的国家承担国际责任。

根据1972年通过的《空间物体损害赔偿责任公约》第2条、第3条规定,发射国要对其外空物体对在地球地面,或给飞行中的飞机造成损害应付赔偿的绝对责任。任一发射国的空间物体在地球表面以外的其它地方,对另一发射国的空间物体,或其所载人员或财产造成损害时,只有损害是因前者的过失或其负责人员的过失而造成的条件下,该国才对损害负有责任。

由此建立了航天活动国家责任的逻辑体系,基于此,我国对航天发射实行了严格的行政审批制度,对发射许可从严管理。并且在发射许可申报前,火箭方和卫星方均需购买航天发射第三方责任保险,用于赔偿万一发生的空间物体损害,保险费约为赔偿额度的0.1%,而赔偿最高责任限额可达到3.3亿人民币(5000万美元)。

 

2、发射许可审批尺度期待突破

对我国商业航天发射服务的一点思考和建议

2018年12月4日,SpaceX 猎鹰9号火箭执行SpaceFlight公司的SSO-A任务,一箭64星,其中有一颗1U被动立方星来自Elysium Space(中译:极乐太空)公司,这颗星携带了100人的骨灰进入太空,长期在轨。

对我国商业航天发射服务的一点思考和建议

按照SSO-A任务总包方SpaceFlight公司网站上公开的报价,发射成本高达5.9万美元/公斤,远远高于国内2-3万美元/公斤的搭载发射成本。Elysium Space公司不惜花重金将这颗被动立方星发射入轨,以开展商业运营。虽然该卫星不提供任何针对地面应用的技术服务,但满足了人类的精神诉求,开拓了商业航天新的应用模式不过,若要在国内开展类似业务,面对航天活动国家责任的顶层逻辑体系,发射许可的审批尺度坚持问题和风险导向,这种既没有离轨措施又没有任何技术牵引的项目未必会被允许发射。

为什么在美国可以发射?个人认为可能由于美国的顶层政策环境对于商业思维更加的熟悉和包容,而我们国家航天领域刚刚迈入商业化,需要随时间慢慢浸润和培养。

 

二、关于商业发射服务的思考和建议

中国航天科工集团公司董事长高红卫在2015年第一届商业航天高峰论坛时谈到,航天技术只有进入到广泛的商业应用阶段才能充分发挥它推动人类文明发展的巨大潜力,要把发展航天技术作为一个伟大产业来发展。而发射服务端则是整个商业航天产业的基础和瓶颈。现阶段,高昂的进入空间成本、每年有限的发射次数,都极大的限制了空间应用的进一步发展。进入空间的难度过大,导致卫星或其他有效载荷进入空间的机会太少,进而制约了人们对空间应用的想象力。所以,“高质量,低成本,快速响应”是整个航天产业对发射服务端的核心诉求。然而这些诉求,并不是运载方拼尽全力进行技术创新、提升自身服务质量就能实现的,在整个发射服务链条中,发射场和测控系统的配合,以及行政审批的进度,都对发射服务能否顺利按时进行有极大的影响。为此,我们提出了几点思考和建议。

1、自上而下构建基于充分考虑客户需求的新型商业航天任务组织模式和考核体系

商业客户对发射服务最迫切的需求有两个:一是想发射什么就能发射什么;二是想什么时候发射就什么时候发射。

对于前一个需求,即载荷能不能上天的问题,核心约束前文已经介绍过,现阶段在相关国际公约没有突破的情况下,国家层面审批尺度不会有太大的变化,但明显开始向更加的开放和包容的方向发展。这里可以举个例子,九天微星公司的瓢虫一号卫星是一颗可以在轨道上提供自拍服务的卫星,这个idea很早便被提出,但一直很难得到执行,因为太空自拍这种纯商业娱乐诉求的任务驱动一开始很难被认可,但通过航天领域商业氛围的不断加深,各级领导对商业航天的包容程度越来越高,这颗卫星最终顺利通过行政审批得以发射进入太空,并在中央电视台网络春晚活动中露面,从商业层面为航天科普事业做出了不小的贡献。

对我国商业航天发射服务的一点思考和建议

瓢虫一号在轨成像

至于后一个需求,即客户希望随时能够发射的问题,现阶段航天发射主管部门会在年中和年底组织两次发射计划协调会,协调发射场和测控保障资源,并确定后续发射计划,然后报上级机关批复。按照传统航天管理模式的顶层考核体系,上级机关需要对航天任务主管部门和发射场系统、测控系统甚至是航天两大集团公司从成功率和计划执行率等维度进行考核。这种任务组织模式及考核体系在国家重大航天工程中起到了很强的推动作用,创造了中国航天60年的辉煌成就,但在现在的商业航天任务管理模式下,却显得不太适应,面对商业卫星客户根据资本、市场、公共关系提出的尽快发射或者推迟发射的需求,无法做到快速响应,甚至负责发射许可申报的一方还要接受上级机关的考核甚至批评。因此,构建自上而下、基于充分考虑客户需求的新型商业航天任务组织模式和考核体系,十分必要。

当然,即便我们呼吁充分考虑客户需求,在新型商业航天任务组织模式中,客户也不可太“任性”。因为任何航天任务都是一个庞大的系统工程,需要各个工程分系统密切配合,无论是技术上还是计划上,都应该有着严格的工程约束,各工程分系统本着“一切为了任务成功”的原则,平等地进行技术和计划协调,而任何一方的更改均应该由商业航天工程总体牵头,知会各个工程分系统,从而保证任务的顺利推进。

 

2、推动发射服务全链条降成本及商业化

现阶段,大多数卫星应用尚未形成有效、可持续的商业盈利模式,所以客户对发射服务成本异常敏感,甚至是唯一敏感。而从运载火箭产品本身降成本来看,去年我国航天发射次数虽然达到了史无前例的39次,但发射数量最多的长三甲系列运载火箭也仅有14次发射,运载火箭产品“小批量、定制化”的特征仍然十分明显,如何实现系统地推动火箭产品成本降低同时加强质量管控,持续保证高可靠性,是所有体制内和民营火箭公司都在不断探索的课题。

对我国商业航天发射服务的一点思考和建议

SpaceX采用快速迭代、敏捷开发的新型系统工程思路,建立在其运载火箭系统70%以上配套内部闭环的基础上,减少外包,方便技术开发迭代,也方便了质量管控。

而发射服务全链条除了运载火箭,还需要发射场和测控的全力保障。在军民融合大政策牵引和指导下,国家的发射场资源和测控资源已面向商业任务全面开放,这已经是一个了不起的进步和成就。但动用国家的发射场和测控资源保障发射服务,成本较高,且资源有限、计划较难协调。另外,由于国家现有的发射场资源和测控资源较封闭,数据交互只能在封闭系统内进行,不利于商业公司远程指控构想的实现;保密要求较高,也不利于各种商业活动运作。

所以,不断推进发射服务全链条商业化,是所有商业航天公司的不懈追求。现阶段,绝大部分商业卫星测运控已基本实现由商业测控公司全程完成卫星在轨测运控管理运载火箭在发射服务的商业化测控,也即将在今年要执行的几次民营火箭的发射中取得突破。期待国家全面推进发射场和测控资源的深度军民融合,国家测控资源面向商业服务建立公开透明的收费标准,和商业测控公司平等竞争,国家发射场资源维持现有管理模式(发射场系统担负着空域和落区协调等重任,加之航天活动的国家责任顶层逻辑体系,个人认为完全开放民营建设航天发射场不切实际),开放军民融合发射工位或区域,允许社会资本参与共建,利益共享,并且期待更加灵活的商业航天任务计划协调机制的建立。

对我国商业航天发射服务的一点思考和建议

NASA在2016年10月发布了对于Space Network使用的费率表,对于TDRSS中继卫星(相当于我国的天链系列卫星)的商业服务给出了明确的费用明细。卫星Ka频段接入的费用为136.37美元/分钟,S频段返向接入的费用是12.59美元/分钟,前向接入的费用是22.03美元/分钟。如果采用包年形式,一个节点收费19.3万美元/年,两个节点收费32.2万美元/年,三个节点收费38.6万美元/年。对商业发射任务还有折扣优惠!NASA的明码标价还是让人觉得,商业化的真是不错。在这样的“指导价”下,其他商业中继服务公司可以很明确自己的服务价目表。

 

三、结束语

商业航天呼唤“business is business”,借用长征十一团队刘佳佳主任在某次演讲中的发言中说道,“商业航天应该是航天的心态,商业的手法;不应该是商业的心态,航天的手法”。通过理顺管理关系,理清商业模式,推动商业航天产业不断发展,从而促进航天技术的不断进步。在不断加强自身核心能力建设的同时,充分利用商业航天的商业属性,不断拉近航天与广大人民群众之间的距离,“让航天触手可及”,不断创新商业模式,充分挖掘品牌价值,努力开发商业航天新的增量市场。

(全文完)

作者简介:

曹梦:航天科工火箭技术有限公司市场部部长,长期从事发射服务运作及快舟品牌推广工作。

蓝天翼:北京千域空天咨询有限公司创始人,长期致力于全球商业航天产业研究,拥有较高的前瞻性和国际视野,对国内商业航天产业更是有其独到的见解。


对我国商业航天发射服务的一点思考和建议


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