追赶SpaceX,中国商业航天四大待解难题

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作者：微信文章


中国商业航天产业路径越来越清晰了，但资源、技术、成本、商业模式和产业分工等诸多现实挑战仍然存在
文｜陆洋 兴业国信资产管理有限公司业务副总裁编辑｜谢丽容2024年在商业航天史上是极为不凡的一年，行业正迎来爆发前的“拐点”时刻。借助这个拐点，商业航天赛道被认为在未来五年将会出现一波高潮。全球商业航天领域，中美是两个最主要的竞争者，中国航天产业基础较好，但商业化进程较慢，相比美国仍有一定差距。美国太空探索技术公司（SpaceX）是全球商业航天领域的先行者。该公司“星链”卫星总数超过7000颗，为全球400万用户提供通信服务。近期，“星舰”第五次试射大获成功，以“筷子夹火箭”的方式将回收精度控制在0.5cm内，无论是火箭助推器的陆地回收，还是飞船在印度洋的准确降落，均标志着人类星际宇航的梦想更进一步。2024年9月，SpaceX的“北极星黎明”任务取得成功。两名宇航员——美国企业家Jared Isaacman和SpaceX工程师Sarah Gillis，在距离地球700多公里的高度完成人类有史以来第一次商业太空行走，商业太空行走的成功，意味着由私人公司执行高难度太空操作的想法将变得更加合理。此外，另一家美国科技公司亚马逊库伊伯项目（Kuiper）计划年底启动大规模发射，航天市场正吸引更多商业巨头跨界探索。中国商业航天领域也在2024年实现了一系列突破：可复用火箭方面，航天八院、蓝箭航天先后完成10公里级垂直起降飞行试验，深蓝航天开展火箭一子级高空回收飞行；卫星组网应用方面，上海垣信主导的千帆星座开始批量发射，蓝箭鸿擎向国际电信联盟（ITU）提交了由1万颗卫星组成的星座计划，华为等公司发布直连卫星的手机版本，将遥远的卫星摆在消费者面前，引发一轮消费热潮。政策层面是支持全力发展商业航天产业的。2023年中央经济工作会议提出，打造商业航天战略性新兴产业。2024年“商业航天”首次写入政府工作报告，北京、上海、天津、深圳、武汉、宁波、四川等多个省市出台商业航天专项政策，商业航天产业园区和基地也在多个城市落地。目前中国商业航天市场面临诸多现实情况，这些都将决定未来中国商业航天市场的总体走向和具体打法。



两个产业节点要讨论这一轮全球商业航天的发展趋势，有必要先回顾一下发生在2015年的上一轮商业航天行业技术周期转换情况。2015年被认为是商业航天快速发展的重要转折点。当年，SpaceX在经历数次失败后，终于实现了“猎鹰9号”火箭的首次陆地回收，这是人类火箭发射史上的首次助推器回收，具有划时代的意义；埃隆·马斯克提出同样具有科幻色彩的星链计划，向近地轨道发射数万颗卫星，为全球用户提供高速互联网服务；“WorldVu”更名为OneWeb公司，获得高通、维珍、空客等公司5亿美元的投资，计划建立一个由720颗卫星组成的近地星座。这一年，也是中国商业航天发展的重要元年，国家发改委、财政部和国防科工局联合发布《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》，引导社会资本参与国家民用空间基础设施建设，标志着中国航天迈向政府与市场相结合的道路。此后，蓝箭航天等一批民营商业航天企业开始组建科研团队，一批民营商业航天企业涌现。此后十年，市场起伏，SpaceX一骑绝尘，同时这个赛道不乏后起之秀，众多星座计划和火箭研发公司充分成长。现在回头来看，2015年是观念转变之年，国内外进行了新的航天商业尝试，为后面的航天商业化奠定了基础，人们开始认识到航天领域除了传统的国家主导模式外，商业力量也可以发挥重要作用。九年过去，2024年则是确立行业方向和信心的关键年份，原因有三。一是技术路线更加清晰。火箭和卫星技术取得明显进步，地轨星座普遍选择大推力、高比冲的液体可复用火箭发射，卫星采用平板可堆叠设计，在一次发射中搭载更多的卫星，能够降低发射成本，快速部署大量卫星。二是商业模式开始跑通。SpaceX已于2023年实现盈利，星链项目成为公司最大的收入和利润来源，证明了商业模式的可行性；普通消费者可以通过手机连接卫星通讯，获得感更强，众多商业航天项目的成功为行业注入了信心，让人们看到了航天商业化的广阔前景。三是资本市场的加入为行业发展带来更多活力。SpaceX最新估值达到2000亿美元，一定程度上改变了国内资本市场对商业航天的认识。A股市场近年来航天板块的涨幅显著高于沪深300，国内创投市场中头部商业航天卫星和火箭企业估值超过100亿元，尽管面临长期亏损、上市不明朗的问题，仍不乏积极的市场资金。预计未来五年，全球航天商业化进程将明显提速，各国的主要卫星互联网星座会以更高的发射效率部署。中国多款可回收的火箭投产，推动星网、垣信等星座快速组网，同时产业生态更加成熟，下游应用覆盖更多行业。SpaceX星链的加速部署，可复用火箭的成熟应用，星舰试验的重大突破，为中国商业航天进一步明晰了路径，但也带来了资源、技术、成本、商业模式和产业分工等诸多现实挑战。



全球星座建设资源有限目前，商业卫星的应用主要集中在通信、测绘和遥感三个领域，但通信领域的应用是当前星座建设热潮的焦点。由于卫星环绕地球运行必须申请轨道与频段资源，此过程遵循国际电信联盟（ITU）确立的“先登先占、先占永得”原则，轨道与频段被视为一种不可再生的战略资源，太空近地轨道成为新的“兵家必争之地”。保守预计，地球近地轨道可容纳6万-10万颗卫星，率先发展的国家和企业优势明显。据统计，当前全球有超过300个低轨互联网星座项目在运营或建设中。美国在卫星互联网建设方面占据先机。美国航空航天局（NASA）将近地轨道开发和运营交给民营公司，转而提供技术、人才以及相应计划支持。美国新兴卫星星座计划包括星链、库伊伯、蓝鸟、Lynk星座、Omnispace星座、Apogeo星座等。考虑卫星制造、卫星发射、地面设备以及运营服务的产业集成能力，未来卫星互联网领空最为激烈的竞争很可能在美国、中国、欧洲与俄罗斯之间展开，而美国处于第一梯队，并已形成了明显的先发优势。SpaceX的星链已成为航天发射史上部署最快、规模最大、影响力最广的卫星星座，计划部署卫星数量由最初的1.2万颗增加至目前的4.2万颗；亚马逊斥资百亿美元打造了库伊伯项目，计划未来两年发射超过1000颗卫星，2025年开始提供商业服务；AST SpaceMobile与全球超过45家大型电信运营商建立了战略合作关系，首发5颗卫星成功入轨后，2024年开始配合AT&T和Verizon两大电信运营商的5600个基站，为美国电信用户提供初始服务；Lynk Global计划建设超过5000颗低轨卫星的Lynk卫星星座，已与全球30多个国家的电信运营商签订了手机直连卫星服务协议，为存量手机提供通信服务。此外，铱星、全球星等早期卫星星座已完成组网建设和更新升级。全球其他主要经济体目前也瞄准卫星互联网领域，厉兵秣马。欧洲航天工业是一个各国分工协作的复杂联合体系，欧洲航天局（ESA）协调各国形成统一的发展目标。其中，英国公司OneWeb已完成第一代618颗卫星星座发射，成为世界第二大规模的通信卫星星座，并开始为海事、航空、政府和企业提供全球商业服务。OneWeb的最终目标是在1200公里高度的近地轨道上部署6372颗卫星。美欧卫星公司正在对卫星新应用进行全面探索，一是以星链、库伊伯为代表，提供宽带互联网和导航增强服务；二是全球星、铱星与手机制造商合作的定制终端窄带通信模式；三是星链DTC卫星、AST、Lynk与电信运营商合作的存量手机终端直连模式；四是以Omnispace为代表的基于3GPP 5G NTN标准的终端直连模式；五是PlanetLabs、DigitalGlobe致力于为政府和保险、农林业等行业客户提供更高精度的遥感数据；最后是以Apogeo、OneWeb为代表的星座探索物联网应用。以上领域中国均有相应布局，星网和垣信正在建设中国的低轨宽带卫星星座，时空道宇、未来导航、火眼位置等公司规划了低轨卫星导航增强星座，国电高科、九天微星计划部署低轨卫星物联网星座，长光、四维、宏图等公司加快建设商业遥感星座，云遥宇航瞄向气象卫星赛道，三大运营商纷纷携手设备商加速3GPP NTN低轨卫星通信试验。商业航天赛道火热的背后，除了有限资源下占轨保频需求强烈，更事关国防安全与未来产业培育，中国已到了必须争分夺秒追赶的关键时期。



火箭回收技术尚不成熟，发射成本高昂与SpaceX相比，中国民营公司在可重复使用火箭、高性能发动机等环节还存在一定差距。尤其可重复运载火箭领域，此前并非中国运载火箭的主要研发路线，民营公司几乎从零开始，任重道远。SpaceX的可重复使用技术已非常成熟，自猎鹰9号2015年首次成功回收以来，一级助推器成功实现超过300次回收，星舰第五次试验“筷子式”的回收方式，更是将回收精度控制在0.5cm内。作为商业火箭的核心组件，发动机的性能十分重要。SpaceX的三代猛禽发动机海平面推力280吨，另一家美国航天公司蓝色起源研发的BE-4发动机海平面推力约250吨；国内航天六院研制的YF-100火箭发动机海平面推力约120吨，民营公司蓝箭研发的“天鹊”（TQ-12）达到80吨级。火箭可重复利用、发动机推力基础技术上的相对迟滞，直接导致中国商业卫星发射成本高昂，也是国内星座建设缓慢的重要原因。中国低轨轨道发射成本高达2万美元/千克，相比之下，星链发射成本不足3000美元/千克，如果按照星舰的重量进行换算，成本低至200美元/千克。卫星批量化生产对于降低成本同样关键。SpaceX和OneWeb都采用了流水线的生产理念，将卫星系统模块化，在生产线上大量使用自动化设备。这种批量化生产降低了卫星成本，将每颗卫星的造价降至50万美元，远低于国内生产成本。中国商业公司正在将SpaceX当作样板，快速追赶，力争差距不被拉大，但仍在起点。



走通商业闭环不易一个产业赛道是否长坡厚雪，打通商业模式是关键。根据美国卫星产业协会（SIA）的统计数据，2023年全球航天产业的总收入4000亿美元。另有研究预测中国将发展形成万亿规模的市场。但目前国内商业航天的市场主要用户仍是政府和一些大型企业，集中在应急救灾、遥感测绘、气象预报、城市治理领域，广大普通消费者和中小企业需求尚未充分释放，市场规模仍然有限。随着千帆、星网GW等星座组网运营，预计短期内应急、航空、航海等场景卫星通信需求逐步释放，传统窄带和非国产终端逐渐形成规模化市场。不过，SpaceX的商业成功在国内较难复制。一是星链面向全球市场，覆盖超过100个国家地区，用户遍布美国、澳大利亚、英国、欧盟等高收入经济体以及巴西等中等收入国家。因多种客观因素，星链并未在中国市场提供服务。受地缘政治影响，中国卫星星座主要服务国内和“一带一路”国家，整体市场空间和购买力盘子不太一样。二是中国已建成全球最大的5G和光纤网络，居民习惯于高速、低延迟、成本相对较低的地面移动网络，国内C端用户对于卫星通信的需求天然不足。而其他国家电信运营商从经济效益角度考虑，地面网络集中在城市和人口密集区域，人们在郊外较为依赖“星链”提供的高速互联网服务，应用场景更为广泛。三是国内缺乏SpaceX一样的全产业链公司。SpaceX集火箭发射和卫星制造运营为一体，除了星链收入持续增长，每年通过为NASA和其他卫星公司提供运载服务形成稳定收益。2023年公司87亿美元收入中，星链收入约42亿美元，发射收入约35亿美元。而国内公司一般仅具备火箭发射、卫星制造或星座运维单点技术服务能力，导致生产制造成本高、业务模式单一、客户群体有限。国内公司“自我造血”能力普遍欠缺，行业商业化前景充满挑战。


国有民营选手如何高效分工？过去，国内该赛道以体制内科研单位为主，中小卫星和可回收火箭并非主要业务方向，也与商业航天短周期、低成本、批量化的要求有所不同。在见证了SpaceX的成功后，许多公司看到了国内市场的巨大潜力，投身商业航天赛道。中国商业航天发展初期，航天科技、航天科工、中电科、银河航天等机构和公司已提出卫星互联网计划。为避免重复建设，集中国家资源，国资委在2021年新设一家专门从事卫星互联网的央企——中国卫星网络集团有限公司（“星网”），整合国内卫星互联网计划，规划了1.2万颗低轨卫星星座（“GW”星座）。星网成立后，兼具一定的卫星频率协调职能，很大程度主导了中国卫星互联网建设进程，民营公司逐渐转为星网制造配套或合作企业。过程中，由于产业发展不及预期，民营公司竞争加剧，开始低价抢占星座订单，不利于行业生态培育。另一方面，航天科技、航天科工等科研单位也希望把握本轮航天商业化机遇，积极布局商业卫星和火箭公司，国营私企如何更好协同的问题引起关注。一是项目建设如何分工？GW星座和千帆星座等国家重大项目，如何在航天科研单位及控股公司与民营企业之间进行合理分配？是否会设置体制内外差异化的遴选标准？民营公司中仅龙头参与还是会扩大范围？二是发射失败容忍度多大？卫星继续沿用高成本、高可靠的宇航级器件，还是如星链一样使用工业级器件来降低成本？后者不可避免地将出现部分卫星无法正常入轨或提前报废的情况。三是资金投入的可持续性？无论是星网采取国家拨款还是垣信通过市场化融资，如果一期星座建成后没有形成盈利能力，二期是否还将如期完成上万颗卫星的发射？投资人是否还能保持热情提供足够的“耐心资本”支持？2024年的商业航天，在冰与火的交织中前行。冰，代表技术的瓶颈、市场的不确定性以及竞争的残酷；火，象征着创新的激情、资本的追捧以及人类对太空探索的渴望。产业界需要保持冷静的头脑，既要抓住机遇，又要时刻警惕潜在的风险，不断完善监管和保障体系。题图｜东方IC