商業(yè)火箭發(fā)射：一場兼顧技術(shù)、市場和情懷的持久戰(zhàn)

劉洋

2018年，全球航天市場“爆炸性動向”應(yīng)接不暇，?1月19日，中國長征11號的“一箭六星”首次實現(xiàn)了全部商業(yè)發(fā)射;2月6日，美國商業(yè)航天代表企業(yè)SpaceX以63.8噸的獵鷹重型火箭刷新了火箭的運載力與發(fā)射成本。各國都看到了商業(yè)發(fā)射、太空旅游、天地一體化里蘊藏著巨大的商機，全球商業(yè)航天一時風(fēng)生水起。

未來宇航研究院今年發(fā)布的2018年中國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)投資報告顯示，與2017年相比，2018年商業(yè)航天領(lǐng)域獲得了更多資本關(guān)注：至少有70余家機構(gòu)對30多個企業(yè)進行了不同輪次的投資，包括順為資本、經(jīng)緯中國、IDG資本等中國一線投資機構(gòu)。

客戶需求從動輒幾噸重的大衛(wèi)星變?yōu)閹资镏涟俟锏男⌒l(wèi)星，催生了小火箭市場;可回收重復(fù)使用技術(shù)被驗證，低成本的重要性和競爭愈演愈烈。

一、行業(yè)市場觀察

1.市場規(guī)模有多大？?

首先看下近幾年的火箭發(fā)射市場規(guī)模：從2012?2018年期間，每年全球火箭入軌運載發(fā)射次數(shù)在70?114枚左右，2018年共搭載476顆衛(wèi)星、飛船等航天器，年均產(chǎn)值在50?60億美元左右。中國在這期間每年發(fā)射15?22枚左右，2018年爆發(fā)突增到40枚左右。

僅看這組歷史數(shù)據(jù)，火箭市場并不十分可觀;但火箭作為通往太空的唯一基礎(chǔ)交通工具，不僅能享受到航天應(yīng)用爆發(fā)的紅利，通過技術(shù)進步也能進一步激發(fā)應(yīng)用范圍和潛在市場。帶著想象力，我們再來看下火箭未來可能的市場潛力：

1）入軌運載服務(wù)：據(jù)不完整統(tǒng)計，2018?2025年全球預(yù)計約有兩萬顆衛(wèi)星計劃發(fā)射升空，中國地區(qū)Top10的星座計劃加起來也有2000顆衛(wèi)星以上，而現(xiàn)有的火箭發(fā)射運力供給卻遠無法滿足。這也是目前國內(nèi)商業(yè)火箭公司的主力戰(zhàn)場。

2）高速飛行平臺：一個較新應(yīng)用場景，重點服務(wù)國內(nèi)航空航天相關(guān)院校和科研機構(gòu)。美國早在1959?1968年就用X15空中飛行試驗平臺做過199次飛行試驗，重點研究5馬赫以上的高超聲速領(lǐng)域;2016年又發(fā)布HyRAX項目，研制可重復(fù)使用的高超聲速試飛平臺。

之前國內(nèi)類似試驗只能通過地面風(fēng)洞獲取部分數(shù)據(jù)，價格昂貴且只有短時間數(shù)據(jù)。預(yù)計每年國內(nèi)市場規(guī)模至少有5?10億人民幣，但能提供服務(wù)的火箭企業(yè)非常稀少，其需要做到臨近空間的高超聲速飛行和火箭回收。

3）載人旅游：即載人到亞軌道或者環(huán)月的短途/長途旅游。這塊市場較難預(yù)測，以南極旅游為例管中窺豹，每年約有3?4萬人去旅游，平均旅費在5?10萬人民幣左右。

維珍航空嘗試亞軌道太空旅行，2018年底太空飛船二號飛行器兩次飛到太空邊緣并順利返回，最快2020年開始對外服務(wù)。每張票要價25萬美金，據(jù)說已賣出超過600張票，很受歡迎。

藍色起源的New Shepard飛船也要嘗試亞軌道旅行。

SpaceX的大獵鷹火箭，未來將提供環(huán)月旅行，日本億萬富翁前澤友作將成為第一個私人繞月旅行乘客。

4）點對點載物/載人：隨著火箭可回收技術(shù)的成熟，Musk提出未來用新研制的BFR進行不入軌彈道飛行，從大城市外海的發(fā)射臺在一小時內(nèi)前往地球上其他任一發(fā)射臺，?Musk推估座位單價與同距離的經(jīng)濟艙飛機應(yīng)該不會差多少。

5）探空火箭：近地空間進行大氣探測和科學(xué)試驗，探測大氣各層結(jié)構(gòu)成分和主要參數(shù)，研究電離層、地磁場宇宙線、太陽紫外線等多種日地物理現(xiàn)象，比探空氣球飛得高，比低軌道運行的人造地球衛(wèi)星飛得低，是30?200公里高空的有效探測工具。航天四院中天火箭探空火箭一年產(chǎn)值大概在5000萬到1億人民幣左右。

2.市場發(fā)生了哪些變化？是否有新公司的機會？??

1）政策引導(dǎo)：軍民融合國家戰(zhàn)略背景，為中國商業(yè)航天公司提供更好的政策環(huán)境，包括零部件供應(yīng)鏈、試驗場地、發(fā)射場地和審批流程，甚至體制內(nèi)訂單等均有較大力度的支持。有點類似上世紀90年代的美國，大力資助波音、洛克希德馬丁等民營公司，而后又引入競爭扶持SpaceX、藍色起源、內(nèi)華達山脈、軌道科學(xué)等幾家初創(chuàng)火箭公司。

2）技術(shù)方向：客戶需求從動輒幾噸重的大衛(wèi)星變?yōu)閹资镏涟俟锏男⌒l(wèi)星，催生了小火箭市場;可回收重復(fù)使用技術(shù)被驗證，低成本的重要性和競爭愈演愈烈。

3）人才流動：我國航天60年發(fā)展積累了大量技術(shù)人才，2015年至今商業(yè)航天公司的野蠻生長吸引了一大波有魄力和創(chuàng)造力的體制內(nèi)骨干，這個趨勢還在逐漸升溫。隨著航天從業(yè)人員的收入增加，未來會有更多學(xué)生精英選擇加入此行業(yè)。

4）國外對標：美國明星公司如SpaceX等驗證了初創(chuàng)民營商業(yè)航天公司如何通過新技術(shù)創(chuàng)新和政府合作來逐漸做大做強，公司估值超過200億美金。

二、行業(yè)中觀點交鋒

國內(nèi)的商業(yè)航天市場剛起步，行業(yè)中會有很多不同的觀點交鋒，這在行業(yè)發(fā)展初期是必然也是推動助力，這里我們簡單梳理下幾個有意思的核心觀點。

1.固體火箭?VS液體火箭?

液體火箭是當今全球航天運載火箭中的主流型號，但固體火箭因其自身特性也有非常重要的作用。前者大家已經(jīng)很熟悉不再贅述，這里著重說下固體火箭的優(yōu)勢特性：

發(fā)射準備周期短，如長十一可以做到24小時以內(nèi)。對比液體火箭通常需要7?20天左右來完成包括轉(zhuǎn)場、多輪測試、總檢查、加注推進劑等多個環(huán)節(jié)。

存儲周期可長達數(shù)年，無揮發(fā)也無腐蝕性，適合用于準常態(tài)化發(fā)射。液體火箭推進劑需要在發(fā)射場加注，常溫推進劑（如四氧化二氮和偏二甲肼）加注后存儲周期大概7天左右;低溫推進劑（如液氫/液氧等）加注后存儲周期只有1天左右。

其實固體發(fā)動機運載能力也非常強大，且價格相對低廉，因此航天飛機、幾個重型運載火箭上都采用固體發(fā)動機作為助推器。如歐空局P120C的最大推力460噸，我國200噸大推力固體發(fā)動機也已試車成功，未來裝配長征十一號將提升SSO運載不低于1.5噸。

固體發(fā)動機的研制難度相對液體發(fā)動機更低，更適合航天工業(yè)基礎(chǔ)薄弱的國家和初創(chuàng)公司做起點。

從上述一些特點可以看出固體火箭很適合做機動靈活的準常態(tài)發(fā)射。

2.大火箭（中型/重型火箭）VS小火箭?

大火箭的載重能力強，適合一次性批量發(fā)星，以及運載大衛(wèi)星、載人飛船等任務(wù);而小火箭則非常適合靈活機動的組網(wǎng)前期試驗星和后期補網(wǎng)發(fā)射需求。

成本計算上，大火箭一次性批量發(fā)星，折算下來單顆衛(wèi)星或每公斤費用相對低一些;但不能簡單用發(fā)射費用除以總運載重量來計算，還要看火箭裝載衛(wèi)星數(shù)量的能力，它和火箭直徑、整流罩空間、衛(wèi)星空間排布等因素都有關(guān)。

小衛(wèi)星組網(wǎng)市場中，大火箭最大的優(yōu)勢是一箭多星帶來的快速組網(wǎng)能力，即短時間內(nèi)打上去更多組網(wǎng)衛(wèi)星。

衛(wèi)星組網(wǎng)后的補網(wǎng)發(fā)射需求其實也很大，試想下幾千顆小衛(wèi)星平均設(shè)計壽命在5?7年左右，算下來平均每年也會有上百顆的補網(wǎng)需求。

3.垂直回收VS水平回收?

明星公司SpaceX和藍色起源帶火了可重復(fù)回收使用的概念，通過回收第一級火箭并重復(fù)使用來大幅降低火箭發(fā)射費用。全球典型的火箭回收方式有兩種。

從技術(shù)角度看兩種方式并無太大優(yōu)劣之分，核心目標都是回收復(fù)用降成本;但對關(guān)鍵技術(shù)的能力要求卻有著天壤之別，目前國內(nèi)對這兩條回收方式均有公司在探索：

①?垂直回收技術(shù)中，發(fā)動機技術(shù)是基礎(chǔ)，同時也需要配合良好的火箭總體設(shè)計，如火箭第一級在下降時大量燃料已消耗完會變得非常輕，需要很輕的推力支撐緩慢降落，這樣在火箭一級發(fā)動機的排布上就好做設(shè)計。相對而言，采用五個、七個、九個發(fā)動機捆綁會更容易實現(xiàn)，下降時只開啟中間發(fā)動機，對推力調(diào)節(jié)的要求也會小;

②?水平回收難定位的問題，這在純傘降方案中確有存在，開傘到地面距離長，不可控因素高。而若能做到帶翼滑翔至相對準確的區(qū)域地點后再采用傘降或者直接像飛機一樣滑翔落地，則基本不存在難定位、不好找的問題。

4.液發(fā)推進劑選擇?：?液氧甲烷?VS液氧煤油?

液氧煤油和液氧甲烷統(tǒng)稱為液氧烴類推進劑。煤油已在俄羅斯、中國等主流運載火箭中成熟使用多年，甲烷是近些年推進劑研究的熱點。從應(yīng)用效果角度看不能簡單的武斷哪個更好，而是要看火箭公司的技術(shù)能力積累和應(yīng)用場景：

從物理特性看，甲烷的真空比沖比煤油略高十幾秒;但甲烷密度更低，同等體積質(zhì)量更小，算下來密度比沖要低于煤油。在火箭既定燃料裝載能力的情況下，液氧甲烷的燃燒效率其實并不會比液氧煤油好。

甲烷的真正好處是結(jié)焦溫度高，積碳問題相對不嚴重，更適合來做分級燃燒循環(huán)的發(fā)動機，可以采用富燃配比，而非富氧，獲得較高比沖的同時設(shè)計難度相對更小，發(fā)動機壽命也更長久。但目前國內(nèi)商業(yè)火箭公司均采用燃氣發(fā)生器循環(huán)，短期內(nèi)尚無研發(fā)分級燃燒循環(huán)發(fā)動機的能力。

可回收技術(shù)，兩種推進劑都是可以支持的。SpaceX獵鷹火箭的梅林發(fā)動機已經(jīng)證明液氧煤油可采用富氧環(huán)境來抑制結(jié)焦問題并用于可回收火箭?；厥蘸笮迯?fù)費用上有可能會略高一些，但可能也不會有量級上的差別。

同等級的液氧甲烷發(fā)動機研制難度相對更高，全球目前尚未有一款真正配套升空的液氧甲烷發(fā)動機，因此難免在各種測試和驗證環(huán)節(jié)花費更長時間。

5.自研發(fā)動機VS采購發(fā)動機?

發(fā)動機是火箭最核心的零部件之一，長期看是火箭公司需要掌握的關(guān)鍵技術(shù)和壁壘，但并不意味著火箭公司第一天就能投入到發(fā)動機的研發(fā)中。在火箭整體發(fā)射服務(wù)中，最核心的指標仍然是火箭的可靠性、發(fā)射成本以及發(fā)射準備周期。

從全球商業(yè)航天領(lǐng)域來看，采購發(fā)動機是很普遍的。如果能從供應(yīng)鏈拿到經(jīng)過市場多次發(fā)射檢驗的成熟發(fā)動機，比完全自己打造一個全新發(fā)動機，可能更適合初創(chuàng)火箭公司。

國內(nèi)火箭發(fā)動機的市場采購環(huán)境也在逐漸改善，小型固體發(fā)動機已經(jīng)經(jīng)過禁賣到逐步開放的過程，未來液體發(fā)動機也并非毫無可能。同時也有不少發(fā)動機公司在做研發(fā)并將出售產(chǎn)品，未來也是發(fā)動機市場的供給方之一。

火箭發(fā)射是長跑賽道，前期技術(shù)積累和試錯需要消耗大量時間，創(chuàng)建較早的幾家公司雖然在融資階段和公司體量上有明顯領(lǐng)先優(yōu)勢，但卻很難說戰(zhàn)局已定，畢竟距離幾家公司的主力型號正式試飛還要有1～2年的窗口期時間。

值得注意的是，未來隨火箭發(fā)射次數(shù)的大幅提升，火箭產(chǎn)業(yè)鏈是否也會出現(xiàn)分工，發(fā)展出類似飛機公司（波音/空客）和航空發(fā)動機公司（通用電氣/羅爾斯羅伊斯/普惠）的穩(wěn)定關(guān)系？

6. ?融資階段/創(chuàng)建時間：一梯隊公司VS二梯隊公司?

火箭發(fā)射是長跑賽道，前期技術(shù)積累和試錯需要消耗大量時間，創(chuàng)建較早的幾家公司雖然在融資階段和公司體量上有明顯領(lǐng)先優(yōu)勢，但卻很難說戰(zhàn)局已定，畢竟距離幾家公司的主力型號正式試飛還要有1?2年的窗口期時間，而上面提到的各種不同技術(shù)方向和戰(zhàn)略選擇也會在一定程度上影響研發(fā)周期，因此二梯隊公司仍然存在彎道超車的可能。

三、可能跑出的公司畫像

擁有哪些特質(zhì)，更有可能在火箭發(fā)射這條賽道中笑到最后？

1.團隊核心能力強且穩(wěn)定?

既然是長跑賽道，前期技術(shù)研發(fā)、測試、產(chǎn)品驗證等需要較長時間，因此更需要核心團隊的穩(wěn)定和持續(xù)付出，而這往往一方面需要創(chuàng)始合伙人有足夠強大實力和資歷來團結(jié)隊伍，另一方面需要公司穩(wěn)定持續(xù)的業(yè)務(wù)進展。

火箭公司的四大能力：總體設(shè)計、控制、動力和發(fā)射?？傮w設(shè)計和控制必須有足夠強的技術(shù)領(lǐng)頭人，才能從研發(fā)初期定義好一款合適可靠的火箭產(chǎn)品;動力和發(fā)射也非常重要，中長期則需要根據(jù)公司產(chǎn)品路線來及時覆蓋。

2.能推出高可靠性和低成本的火箭產(chǎn)品?

高可靠性是火箭發(fā)射的最重要指標（可能沒有之一），一方面來自成熟型號產(chǎn)品和技術(shù)的不斷反復(fù)打磨，另一方面需要長期多次發(fā)射來鍛煉技術(shù)和工程團隊。對于新興的商業(yè)火箭公司，需要依靠各種機會來塑造公司可靠性品牌，以及明星型號的良好口碑。

低成本是未來商業(yè)火箭的發(fā)展方向，目前主要有四個努力方向：

A）降低供應(yīng)鏈成本：用更多民營工業(yè)體系替代體制內(nèi)/國有供應(yīng)鏈;

B）降低生產(chǎn)成本：批量化工業(yè)生產(chǎn);

C）增加使用次數(shù)和壽命：可回收重復(fù)使用技術(shù);

D）降低發(fā)射成本：大液發(fā)一箭多星技術(shù)和小固發(fā)常態(tài)化發(fā)射。

其中A和B所有的民營火箭公司都會努力做;C和D是關(guān)鍵競爭能力，能擁有其中之一就有可能具有低成本優(yōu)勢。

我國航天體系中D大液發(fā)的能力偏弱，可能需要投入較長時間來研發(fā)掌握;C中垂直回收要基于液發(fā)，技術(shù)成熟時間點會更靠后，而水平回收從目前來看是可最快落地的技術(shù)之一，但對團隊要求非常高，只有少數(shù)團隊有能力掌握。

3.對市場客戶需求的精準把握

以小衛(wèi)星組網(wǎng)客戶為例：

①2018?2020年主要以發(fā)首顆技術(shù)驗證星為主，需求的是發(fā)射周期快、單顆或少量衛(wèi)星，以小火箭單獨發(fā)射或者大火箭搭載發(fā)射為主。

②2020?2023年以快速組網(wǎng)為主，需求的是速度快，成本低，以大火箭一箭多星為主，供給上也包括體制內(nèi)和SpaceX等海外公司。

③2023年以后是已有網(wǎng)絡(luò)補網(wǎng)發(fā)射為主，需求的是發(fā)射周期快，精準定點投放，小火箭單獨發(fā)射或者大火箭一箭多星均有不同應(yīng)用場景。

4.長跑能力?

公司的主力型號?（尤其是大火箭） 研發(fā)周期較長，產(chǎn)品成熟之前需要有穩(wěn)定持續(xù)的自我造血能力，如推出亞軌道火箭、小型運載火箭、姿軌控發(fā)動機等。這樣既能幫公司打磨技術(shù)，也能在關(guān)鍵時刻幫公司造血;同時公司創(chuàng)始人需要有很強的融資能力和資源聚集能力，大力出奇跡。

（來源：源碼資本）