“天空之战”,愈发热闹
作者: 荣智慧太空分外热闹。
10月13日,SpaceX星舰首次在发射场成功回收助推器。发射塔回收装置“筷子”(Chopsticks)“夹住”了70米长、搭载33台猛禽发动机的助推器,整个流程就像一场发射“倒放”。
10月9日,法国公布低轨太空监视计划:两年内发射两颗卫星,“有效保护本国太空资产”。3个月前,法国“阿丽亚娜6号”火箭首次发射,成功接了欧洲最大火箭“阿丽亚娜5号”的“班”。
10月7日,一艘欧洲飞船乘SpaceX“猎鹰9号”,从美国佛罗里达州海岸翱翔而去。这艘欧洲航天局飞船执行名为“赫拉”的任务,计划访问两年前被美国宇航局DART任务撞击的小行星。
与此同时,即将营救国际空间站两名宇航员的龙飞船,正因为飓风“米尔顿”而推迟发射。波音星际飞机和客机一样问题不断,SpaceX接手营救任务,再一次沉重打击老牌军工企业。
在中国每年一度的“黄金周”国庆假期,中央广播电视总台《天宫看神州》节目持续播放。三名航天员自今年4月进入中国空间站“天宫”,在轨展开百余项科学实验和应用试验,还能用俯瞰视角给观众解说“神州风采”。
太空的热闹还在后面。中美两国均瞄准低地球轨道,紧锣密鼓开启“放卫星”的激烈竞争。
未来两年内,中国将发射数百次火箭,将1万多颗低轨卫星送上天。这依然不够,因为美国申报目标已经超过5万颗。
争夺低轨
按照轨道高度,卫星可分为距离地表500公里至1200公里的低轨卫星(LEO)、5000公里至20000公里的中轨卫星(MEO)、36000公里以上的高轨同步卫星(GEO)。
因为近地轨道距离地面更近,传输延时最低、速率更高,是目前唯一能实现近似地面通信效果的卫星轨道。马斯克SpaceX公司的产品“星链”,正是借助低轨网络,以商业通信卫星资源援助乌克兰,使其在俄乌战争中维持军事通信。
俄乌战争前,星链多少带点“扶贫”色彩,顶多是“让天下没有难上的互联网”。而俄乌战争作为“第一次商业太空战争”,则揭示了星链的重大意义——民用科技加低地球轨道不仅仅是核心战略资源和战争武器,更是潜力巨大的商业战场。
星链项目始于2015年,2019年首次发射,是一套由上万颗近地低空轨道卫星组网的空天互联网通信体系,也叫“卫星星座”。截至目前,星链已经部署了6000多颗卫星,预计还将发射3万余颗。普通用户只需一套碗筷大小的终端就可以接入互联网,完全规避了传统互联网所需的大量地面基础设施和高昂维护成本。
俄乌战争期间,星链体现出三大特点。一是LEO星座构成的冗余弹性网络,让传统反卫星武器陷入绝对被动的局面。摧毁一颗卫星,需要一枚反卫导弹,而SpaceX的廉价火箭一次发射可以补充60颗卫星。
其次是低成本部署。美军2002年就提出“转型卫星通信计划”,希望将旧有军用卫星数据传输速率提高数千倍,终因花费巨大被奥巴马政府取消。SpaceX单次发射成本只有50万美元,基本达到了美军的性价比期待。
第三是商业航天身份灵活,进退自如。“进”可以与无人机结合实现精准打击,“退”可以消耗敌人打击武器、构建去中心化指挥网络,还不直接代表国家力量。
美国太空发展署(SDA)在2019年正式提出,将投资数十亿美元发展以LEO星座为基础的下一代军事太空体系。俄乌战争的实践,也证明了这一选择的正确性。此后,美国军方接连给SpaceX投下大订单,合作从单纯的火箭发射拓展到通信卫星技术试验,星链星座宽带网最终将整合到美军现有的军事系统之中。
光是马斯克一家的星链,短短5年就达到6000多颗卫星的发射量,最终目标是4.2万颗。按照频谱分配的容量,留给其他国家的“空间”实在不多了。
星链诞生前,低轨资源近似于“无限可用”。据中国信通院《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》显示,低地球轨道共可容纳约10万颗卫星。而根据ITU数据,截至2022年4月美国已申报低轨卫星50626颗。
光是马斯克一家的星链,短短5年就达到6000多颗卫星的发射量,最终目标是4.2万颗。按照频谱分配的容量,留给其他国家的“空间”实在不多了。
2020年4月,中国首次把卫星互联网纳入“新基建”范畴,并于2021年4月26日成立了中国卫星网络集团有限公司,负责统筹规划中国卫星互联网领域发展。该公司的成立是中国卫星通信、卫星应用产业的一个里程碑。
2023年10月7日,工信部放开民间资本进入电信业务,逐步推动卫星互联领域的准入制度改革。
2024年3月政府工作报告,首次提到“积极打造商业航天等新增长引擎”,视其为“新质生产力”的重要组成部分。
截至2024年9月,中国向国际电信联盟(ITU)申请低轨卫星数量总数已达5.13万颗。
民营企业井喷
中国民营商业航天自2014年起步,至今已有10年。
全面对标马斯克SpaceX,中国商业航天也分为三个领域:火箭,飞船,卫星。
在火箭层面,10年来先后有4家火箭公司星际荣耀、星河动力、天兵科技、蓝箭航天实现了入轨发射。如果加上中国科学院背景、混合所有制的中科宇航,则是5家。
《中国航天科技活动蓝皮书(2023年)》显示,2023年中国共实施了67次航天发射,其中有26次商业发射,发射成功率达96%;共研制发射120颗商业卫星,占全年研制发射卫星数量的54%。
2024年1月,东方空间研制的“引力一号”首飞成功,这是中国自主研制的全球最大固体运载火箭——不仅大幅提升了中国民营商业航天火箭的运载能力,也丰富了中国运载火箭型谱。
东方空间联合创始人、副总裁彭昊旻告诉南风窗,“引力一号”克服了捆绑式运载火箭固体助推低空分离、“三垂”模式海上发射等难题,实现了400吨量级运载火箭的海上发射,刷新了中国运载火箭海上发射最大吨位的记录,也为后续更大运载能力液体火箭“引力二号”的海上发射提供了借鉴。2年内,“引力二号”的发射成本将下降至1万元人民币每公斤,比“猎鹰9号”运力的售价3000美元每公斤更便宜。
此外,今年力箭、朱雀、快舟、双曲线、谷神星、捷龙等系列商业运载火箭连续发射成功,均标志着中国在商业运载火箭技术方面取得了重大突破。
在飞船层面,载货、载人是两大核心功能。
紫微科技是以太空飞船设计制造和飞行运营为主业的科技公司。紫微科技(无锡)公司副总经理田锐告诉南风窗,目前在研货运飞船型号包括A10(满载能力10千克)、B300(满载能力300千克)及C2000(满载能力2000千克)三个系列的商用太空货运飞船。
目前,飞船公司以货物运输、仪器搭载等方式提供服务,助力微重力科学、太空生命科学、空间制药、太空育种、新材料加工、航天新技术验证和上下行货物运输等领域发展,未来也将为太空爱好者提供太空旅游体验。
在卫星层面,入轨的民营小卫星数量已经达到三位数。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所背景、混合所有制的长光卫星,建成了全球最大的遥感卫星星座——吉林一号。
据不完全统计,目前启动的低轨卫星互联网星座计划包括:324颗卫星的鸿雁星座、156颗卫星的虹云工程、12992颗卫星的GW星座、超15000颗卫星的千帆星座、10000颗卫星的鸿鹄星座、1000颗卫星的银河Galaxy星座、5676颗卫星的吉利未来出行星座、38颗卫星的首个物联网星座天启星座等等。
其中两个“万颗级别”的星座均来自上海,千帆星座由上海垣信牵头建设,鸿鹄星座由上海蓝箭航天旗下的鸿擎科技主导。
同时,新入局的企业呈现出爆发式增长。
企查查数据显示,中国现存19.69万家商业航天相关企业。从注册量变化来看,近十年相关企业注册量呈逐年增长态势,其中2020年为增长高发期,全年注册2.02万家相关企业,同比增长103.85%。2023年全年注册量首次突破5万家,同比增长30.30%。2024年前8月已注册3.2万家相关企业,与去年同期注册水平持平。
时空道宇CEO、首席系统工程专家王洋介绍,目前中国微小型卫星年产能还有90%的缺口。最后,竞争的极致还是拼成本,而中国商业航天企业暂时没有优势。
中科宇航力箭系列火箭总设计师杨毅强介绍说:“现在我们已经步入了一个市场需求和应用为主导的2.0时代,并开始提供数据服务。未来我相信可能用5年左右的时间,在2028年到2030年之间进入3.0时代。它的主要标志是有比较多可以提供稳定数据的卫星,开拓商业航天自己的蓝海市场。比如太空旅游、太空制造、太空电站等。”
太空卡位战
3.0时代是“太空卡位战”时代,任务不可谓不艰巨。
首先,中国的起步不能算早,且面临SpaceX的挤压和自身盈利困境。
20世纪90年代,摩托罗拉就曾提出“铱星计划”,通过发射77颗低轨小卫星,实现全球通信,并在1998年底投入运营。而硅谷狂人马斯克,也已经在2013年12月4日靠SpaceX首次成功发射商业卫星。
按成本,SpaceX的猎鹰9号以及猎鹰重型火箭的发射起价分别是6200万美元和9000万美元;小型卫星“拼车发射”的价格,200公斤以下有效载荷的发射起价为100万美元。
相比之下,美国“联合发射联盟”的宇宙神5报价在1.5亿—2亿美元之间,重型德尔塔4单发报价更是高达3.8亿—4.2亿美元。即使SpaceX上调价格10%,也比“公家”的产品便宜好大一截。
正由于马斯克强悍的成本控制能力,SpaceX几乎完全改变了美国航天发射市场,还抢走了欧洲航天局、俄罗斯航天局的商业订单。
同样,刚刚首发成功的“筷子”助推器回收技术依然“遥遥领先”。中国火箭企业大约能在2025年实现SpaceX的“上一代”猎鹰9号回收技术。
SpaceX抢跑在前,中国政策紧随其后。2014年11月,《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》(国发〔2014〕60号)提出:“鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设。”自2015年起,一批民营企业涌入航天“赛道”,开始研发、发射小型商业火箭和微小卫星。
在2014年至2020年的1.0时代,中国商业航天生存十分困难。一是无论火箭发射服务、卫星制造、卫星运营还是消费,都没有找到可以持续盈利的商业模式。二是缺乏大众消费为主体的规模化市场。

2020年至今的2.0时代,中国商业航天还处在探索阶段。一方面政策扶持、制度保障进一步加强,一方面业界达成应用牵引、市场主导的共识,力图搭建大众消费为主体的航天产品体系。
虽然马斯克的SpaceX在2023年才实现小幅度盈利,但其既有政府订单,又有更好的融资条件,还有“自家兄弟”特斯拉的“帮助”,基本取代了过去联合发射联盟的“垄断”地位。
其次,卫星的轨道和频谱资源,并不是“随取随有”。ITU为了防止“占座”——囤积无线电频谱,给卫星申报划定了限制性因素,申报者必须在规定时间内完成卫星发射,否则配额作废。
按照这一要求,在接下来十几年的时间里,中国至少要完成超过3万颗卫星的发射。据中信证券研报的分析,2024年将是中国低轨卫星密集发射元年,2026年将迎来发射量爆发。
而发射量的爆发,取决于卫星制造产能和火箭发射能力。一旦卫星造不够,或发射失败,申请的指标也只能作废。
时空道宇CEO、首席系统工程专家王洋介绍,目前中国微小型卫星年产能还有90%的缺口。
最后,竞争的极致还是拼成本,而中国商业航天企业暂时没有优势。
价格迟早要“打下来”。紫微科技(无锡)副总经理田锐告诉南风窗,他们的目标是亚轨道太空旅游200万—300万元/次。
根据SpaceX官方网站公布的数据,“猎鹰9号”单次发射成本大约为每公斤3000美元。按照马斯克的设想,未来“星舰”投入使用后,每公斤的发射成本将降至200美元——这远远低于目前中国民营火箭公司的发射成本。
卫星也是一样。据浙商证券研报估测,目前中国低轨通信卫星的平均造价在3000万元人民币左右,相比马斯克此前曾透露星链单颗卫星成本约100万美元(约合人民币700万元),差距相当明显。
当然,价格迟早要“打下来”。紫微科技(无锡)副总经理田锐告诉南风窗,他们的目标是亚轨道太空旅游200万—300万元/次,相比之下,贝索斯的“蓝色起源”首次亚轨道飞行票价高达千万美元以上,如今价格是25万—50万美元/次。
可以说,商业航天3.0的前景是诱人的:近地空间运输、地月空间运输、星际空间运输等交通服务爆发,航天科教、文化和文创繁荣,数据传输服务更加高质高效,并承担一部分国家的重点任务,参与国家火箭的更新换代,为航天强国、世界一流国防建设出力。