大型、重型和超重型
——商業(yè)發(fā)射服務(wù)的未來(lái)是地月經(jīng)濟(jì)

+李剛

發(fā)射服務(wù)創(chuàng)業(yè)者面臨著資金少、產(chǎn)能低的困境，用小型火箭來(lái)作為入門(mén)級(jí)業(yè)務(wù)，是具有合理性的。但這并不應(yīng)當(dāng)成為創(chuàng)業(yè)者們的最終目標(biāo)。用小型火箭來(lái)證明自己的能力，爭(zhēng)取資本的支持來(lái)開(kāi)發(fā)大型、重型火箭，進(jìn)入主流市場(chǎng)，才是正確的考慮。

SpaceX設(shè)想在月球上建立月球基地，作為星際航行的前哨站。星艦飛船將承擔(dān)運(yùn)輸使命。

2021年1月，美國(guó)維珍軌道公司計(jì)劃發(fā)射運(yùn)載器一號(hào)火箭將9顆小衛(wèi)星送入地球軌道。

如果成功，意味著世界上將有8種已成功飛行過(guò)的商業(yè)化的小型運(yùn)載火箭。同時(shí)，尚有一些小型運(yùn)載火箭正在研制當(dāng)中，市場(chǎng)似乎呈現(xiàn)出相當(dāng)繁榮的景象。但，這樣“繁榮的景象”背后的真相如何呢？

小型火箭市場(chǎng)前景分析

小型火箭的興起，與兩個(gè)因素密不可分：作戰(zhàn)快速響應(yīng)航天（ORS）和微小衛(wèi)星。其中，微小衛(wèi)星并不一定需要主流的大型運(yùn)載火箭來(lái)發(fā)射，也因此而不一定需要使用主力發(fā)射工位和測(cè)控系統(tǒng)。使用小型運(yùn)載火箭，微小衛(wèi)星可以擁有更多地發(fā)射機(jī)會(huì)。作戰(zhàn)快速響應(yīng)航天則是美國(guó)為了滿足軍事C4ISR需求而提出的理念，試圖把航天支援從戰(zhàn)略級(jí)別下沉到戰(zhàn)術(shù)級(jí)別，為了滿足具體戰(zhàn)區(qū)的需求而快速發(fā)射衛(wèi)星、投入使用。

正是這兩個(gè)概念，使小型火箭一直處在市場(chǎng)邊緣。

作為發(fā)射服務(wù)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)，把小型火箭作為進(jìn)入市場(chǎng)的第一個(gè)里程碑，是無(wú)可厚非的。畢竟，相當(dāng)多創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)依靠從體制內(nèi)走出的工程技術(shù)人員，需要一個(gè)型號(hào)來(lái)整合內(nèi)部運(yùn)行流程、驗(yàn)證管理機(jī)制和團(tuán)隊(duì)能力。但是也需要充分認(rèn)識(shí)到，小型火箭和小衛(wèi)星快速發(fā)射是一個(gè)邊緣化的市場(chǎng)，從長(zhǎng)期來(lái)看，它無(wú)法支撐多家企業(yè)同時(shí)盈利。

首先，可以通過(guò)討論微小衛(wèi)星的發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)來(lái)做一定的判斷。

隨著小衛(wèi)星平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化和搭載服務(wù)的不斷成熟，特別是主力大型運(yùn)載火箭發(fā)射頻率的提高，缺少發(fā)射機(jī)會(huì)正在逐步成為歷史。獵鷹九號(hào)在2020年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了20余次發(fā)射，計(jì)劃于2020年底首飛的長(zhǎng)征八號(hào)正在努力實(shí)現(xiàn)每年20到30次發(fā)射的服務(wù)能力，國(guó)內(nèi)的商業(yè)火箭企業(yè)北京中科宇航探索技術(shù)有限公司，瞄準(zhǔn)的也是這個(gè)頻繁飛行的方向。這樣的頻率已經(jīng)能夠覆蓋絕大多數(shù)小衛(wèi)星用戶(hù)的發(fā)射需求。

各類(lèi)立方星的星箭接口和部署器正在逐步標(biāo)準(zhǔn)化，大型運(yùn)載火箭的“公交化”是很有希望實(shí)現(xiàn)。獵鷹九號(hào)計(jì)劃于2021年1月，將140多顆衛(wèi)星送入軌道。這就讓“拼車(chē)化”甚至“專(zhuān)車(chē)化”的小型運(yùn)載火箭市場(chǎng)進(jìn)一步被壓縮?？梢哉f(shuō)，只有在一些時(shí)間敏感型的市場(chǎng)上，包括緊急補(bǔ)網(wǎng)發(fā)射、針對(duì)短暫自然現(xiàn)象的科學(xué)探索、為滿足時(shí)間節(jié)點(diǎn)需求的窄窗口發(fā)射等，小型火箭才能表現(xiàn)出比較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

ORS的需求則受到美國(guó)軍事政策的強(qiáng)烈影響。它提出的時(shí)候正值“反恐戰(zhàn)爭(zhēng)”高潮。近幾年，雖然美國(guó)國(guó)防部下屬的高級(jí)研究計(jì)劃局、航天發(fā)展局一直維持著對(duì)快速反應(yīng)小型火箭的投資，但是所投入的經(jīng)費(fèi)和需求前景都是非常有限的。

美國(guó)太空創(chuàng)業(yè)者比格羅（左）向政府官員講解月球商業(yè)運(yùn)營(yíng)計(jì)劃。

目前全球共有六家小型商業(yè)發(fā)射服務(wù)商已經(jīng)進(jìn)入正式運(yùn)營(yíng)或試運(yùn)營(yíng)，分別是美國(guó)的諾斯羅普-格魯曼公司創(chuàng)新部（“飛馬座”空射火箭），中國(guó)的中國(guó)長(zhǎng)征火箭有限公司（長(zhǎng)征十一號(hào)和捷龍一號(hào)）、航天科工火箭技術(shù)有限公司（快舟一號(hào)甲）、北京星際榮耀科技有限責(zé)任公司（雙曲線一號(hào)）、星河動(dòng)力（北京）空間科技有限公司（谷神星一號(hào)），新西蘭火箭實(shí)驗(yàn)室有限公司（電子號(hào)，有些媒體也把這家公司歸于美國(guó)）。另有一些企業(yè)正在火箭研制的過(guò)程當(dāng)中。這樣多的供應(yīng)商集中在一個(gè)前景有限的市場(chǎng)上，意味著很難取得足夠的營(yíng)業(yè)收入和利潤(rùn)，來(lái)支撐研發(fā)及產(chǎn)能擴(kuò)張。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，世界上很可能根據(jù)“ITAR①I(mǎi)TAR：即美國(guó)的“ 國(guó)際武器交易規(guī)則”。1999年起，除非美國(guó)總統(tǒng)特批，美國(guó)政府禁止美國(guó)制造及含有受ITAR控制的部件的衛(wèi)星，用中國(guó)火箭發(fā)射。之內(nèi)”和“ITAR之外”，形成兩個(gè)小型火箭市場(chǎng)，各自容納極少量企業(yè)。

可以看出，發(fā)射服務(wù)創(chuàng)業(yè)者面臨著資金少、產(chǎn)能低的困境，用小型火箭來(lái)作為入門(mén)級(jí)業(yè)務(wù)，是具有合理性的。但這并不應(yīng)當(dāng)成為創(chuàng)業(yè)者們的最終目標(biāo)。用小型火箭來(lái)證明自己的能力，爭(zhēng)取資本的支持來(lái)開(kāi)發(fā)大型、重型火箭，進(jìn)入主流市場(chǎng)，才是正確的考慮。

地月空間經(jīng)濟(jì)是發(fā)射服務(wù)的藍(lán)海

航天發(fā)射服務(wù)的市場(chǎng)，與整個(gè)商業(yè)航天市場(chǎng)的發(fā)展是分不開(kāi)的。如今的商業(yè)航天市場(chǎng)以政府采購(gòu)和消費(fèi)型衛(wèi)星服務(wù)為主要的最終需求，牽引著發(fā)射服務(wù)的發(fā)展。衛(wèi)星服務(wù)在地球軌道上開(kāi)展，主要運(yùn)行在靜止軌道、傾斜同步軌道、中圓軌道、太陽(yáng)同步軌道和低軌道上。其中又以靜止軌道、太陽(yáng)同步軌道和低軌道的發(fā)射最為頻繁。

然而，這只是眼下的發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)。具有前瞻性的商業(yè)航天人士已經(jīng)把目光投向了更加廣闊的空間，也就是：地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)。這為發(fā)射服務(wù)企業(yè)展現(xiàn)了全新的藍(lán)海市場(chǎng)。

早在2019年10月30日，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司科技委主任包為民在2019年CALT論壇上發(fā)表報(bào)告時(shí)就表示：未來(lái)中國(guó)地月空間的經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值潛力巨大。中國(guó)必須發(fā)展出高可靠、低成本、航班化的進(jìn)出空間運(yùn)輸系統(tǒng)研究，力爭(zhēng)在2030年完成基礎(chǔ)問(wèn)題研究，突破關(guān)鍵技術(shù)；在2040年建成高可靠、低成本、航班化的航天運(yùn)輸系統(tǒng)，到2050年左右建成地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)。

從陸地、空氣空間、海洋的產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史來(lái)看，人員頻繁往來(lái)和大宗貨物的運(yùn)輸，將極大地推動(dòng)這個(gè)具體空間內(nèi)的運(yùn)輸工具發(fā)展。人類(lèi)在陸地上已經(jīng)生存了數(shù)十萬(wàn)年，有據(jù)可查的輪式交通工具發(fā)展已經(jīng)超過(guò)5000年，至今依然方興未艾。地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)的發(fā)展，空間太陽(yáng)能電站、月球基地的建設(shè)和運(yùn)行，小行星礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)，將成為未來(lái)發(fā)射服務(wù)的主要服務(wù)對(duì)象。

小行星采礦概念插畫(huà)

根據(jù)包為民院士的預(yù)測(cè)，2050年后地月空間經(jīng)濟(jì)的規(guī)模將達(dá)到10萬(wàn)億美元以上。如果按照2019年發(fā)射服務(wù)業(yè)在航天產(chǎn)業(yè)中的產(chǎn)值占比（2.24%），2050年的發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)收入將達(dá)到2235億美元以上。這里還沒(méi)有考慮到更復(fù)雜的業(yè)態(tài)，例如月球表面上升、小行星表面上升、空間擺渡等等。

僅僅考慮天基太陽(yáng)能電站這一項(xiàng)內(nèi)容，部署在地球靜止軌道上的電站質(zhì)量達(dá)到萬(wàn)噸級(jí)。我們假設(shè)地球同步轉(zhuǎn)移軌道和靜止軌道之間采用核動(dòng)力或者太陽(yáng)能電推進(jìn)渡船來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)，那么使用獵鷹九號(hào)火箭，要發(fā)射1200次以上，才能把一萬(wàn)噸載荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道；使用重型獵鷹火箭，要發(fā)射380次。按照獵鷹九號(hào)單次發(fā)射6200萬(wàn)美元的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)天基太陽(yáng)能電站創(chuàng)造的發(fā)射服務(wù)產(chǎn)值就將達(dá)到746億美元以上。超過(guò)了2010～2020年全球發(fā)射服務(wù)營(yíng)收的總和。即使獵鷹九號(hào)發(fā)射價(jià)格能降低到2800萬(wàn)美元的理想值，總發(fā)射服務(wù)產(chǎn)值也將達(dá)到337億美元。

中國(guó)已經(jīng)宣布，要在2060年達(dá)到碳中和。在具體的節(jié)能減排措施中，有很大可能包括天基太陽(yáng)能。這就要求在2050年前后建成相當(dāng)數(shù)量和規(guī)模的天基太陽(yáng)能電站。這對(duì)發(fā)射服務(wù)的需求非?，F(xiàn)實(shí)和緊迫，市場(chǎng)潛力也非常巨大。

當(dāng)今的小型火箭一般服務(wù)于太陽(yáng)同步軌道和低軌道發(fā)射需求，有關(guān)企業(yè)給出的火箭指標(biāo)中，高度最大的是700千米太陽(yáng)同步軌道，載荷能力在數(shù)百千克。要想服務(wù)于地月經(jīng)濟(jì)，必須有發(fā)射能力更強(qiáng)的火箭，要能夠?qū)⑤d荷從地球軌道送往月球軌道、小行星軌道，載荷重量至少以噸計(jì)算，甚至要達(dá)到幾十噸。也就是說(shuō)，發(fā)射服務(wù)企業(yè)必須研制大型（長(zhǎng)征八號(hào)等級(jí)）、重型（長(zhǎng)征五號(hào)或者重型獵鷹等級(jí)）甚至超重型火箭（長(zhǎng)征九號(hào)等級(jí)），才能參與地月經(jīng)濟(jì)的開(kāi)發(fā)，否則將在邊緣化市場(chǎng)上徘徊。而且，大型及以上運(yùn)載火箭的航班化，將為小衛(wèi)星搭載提供更頻繁、更低價(jià)的服務(wù)機(jī)會(huì)，蠶食甚至消滅小型火箭的市場(chǎng)空間。

如果按照前文當(dāng)中的預(yù)測(cè)，發(fā)射服務(wù)企業(yè)還有20年的時(shí)間來(lái)研制服務(wù)于地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)的航天運(yùn)輸系統(tǒng)，從地球表面起飛的發(fā)射能力應(yīng)當(dāng)不小于長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭。到目前為止，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大型和重型火箭飛行的商業(yè)航天企業(yè)只有美國(guó)的太空探索技術(shù)公司。提出想法的包括藍(lán)色起源公司（“新格倫”火箭）和北京中科宇航探索技術(shù)有限公司。后兩者的技術(shù)積累較為扎實(shí)，飛行時(shí)間表較為可信。在2030年前后即有較大可能進(jìn)入主力發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)?？紤]到大型以上火箭的研制難度和周期。對(duì)其他企業(yè)來(lái)說(shuō)，要在2040年前后進(jìn)入主流發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)，時(shí)間已經(jīng)非常緊迫。

對(duì)資本來(lái)說(shuō)，時(shí)間窗口可能更加狹窄。為了扶持一個(gè)能夠在2040年前后進(jìn)入商業(yè)發(fā)射服務(wù)前三甲的企業(yè)——至少是國(guó)內(nèi)前三甲——需要在近三年內(nèi)識(shí)別并且確認(rèn)有發(fā)展?jié)摿Φ膭?chuàng)業(yè)企業(yè)，加以扶持，依次完成各主要節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)日?；臉I(yè)務(wù)發(fā)射。同時(shí)，資本還有必要搭建更大范圍的地月經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為發(fā)射服務(wù)企業(yè)創(chuàng)造產(chǎn)能出口，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的自我維持和發(fā)展。而這，將是今后20年時(shí)間里，商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)最重要的努力方向。