SpaceX能否在“星鏈”發(fā)射中獲利？

+《SpaceNews》Alexandre Najjar/ 文 楊庭輝/ 譯

8月18日，一枚獵鷹9號從佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心升空，搭載了58顆星鏈衛(wèi)星和3顆行星實驗室的遙感衛(wèi)星。

火箭部分組件可重復(fù)使用、規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和業(yè)務(wù)垂直整合，使獵鷹9號的發(fā)射成本可以降到極低的程度，這已不再讓業(yè)內(nèi)觀察人士感到意外。因為SpaceX利用了其行業(yè)內(nèi)發(fā)射成本偏低的優(yōu)勢，基于發(fā)射服務(wù)和衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)之間存在的內(nèi)在聯(lián)系，所以，該公司寬帶星座的運(yùn)行成本只有競爭對手發(fā)射成本的一小部分。

不但如此，星鏈計劃還與2019年8月披露的SpaceX 小衛(wèi)星搭載計劃有關(guān)，這可能讓一些人感到意外，SpaceX將通過在某些星鏈衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)中引入付費(fèi)搭載發(fā)射用戶，進(jìn)一步減少星鏈發(fā)射的成本支出。通過這種方法，SpaceX甚至可以實現(xiàn)發(fā)射活動本身的盈虧平衡或盈利，前提是它確定并簽約了足夠多的搭載客戶，以抵消發(fā)射成本。

快速了解成本數(shù)字

SpaceX很有可能在一次火箭重復(fù)使用后實現(xiàn)大約3000萬美元的發(fā)射成本，并且為星鏈提供更低的成本，特別是重復(fù)使用整流罩。SpaceX已經(jīng)用同一枚火箭飛行了6次，8月18日的星鏈任務(wù)就證明了這一點。2020年初，SpaceX公司火箭集成總監(jiān)克里斯托弗·庫盧里斯（Christopher Couluris）提到，“（火箭）發(fā)射成本為2800萬美元，這是所有費(fèi)用的總和”，再利用是“降低成本的原因”。

然而，為什么SpaceX會亮出他們所有的底牌，并提供更低的發(fā)射價格，難道因為他們已經(jīng)是市場上所有軌道發(fā)射服務(wù)的最低出價者？作為最低出價者，SpaceX沒有進(jìn)一步降低發(fā)射價格的動機(jī)，它尋求從這種成本/利潤優(yōu)勢中獲利也是合乎邏輯的。

讓我們細(xì)想一下平均2500萬美元的星鏈發(fā)射成本（保守的假設(shè)是，用全新火箭和重復(fù)使用火箭的費(fèi)用計算出一個平均值，盡管SpaceX在星鏈任務(wù)中僅僅使用回收的火箭，和不時地重復(fù)使用整流罩）。

考慮到SpaceX的小衛(wèi)星搭載發(fā)射計劃定價為每200公斤客戶有效載荷100萬美元，2500萬美元的成本將需要大約25個200公斤的有效載荷（或50個100公斤的有效載荷）才能達(dá)到盈虧平衡，即5噸客戶有效載荷。而“獵鷹9號”在之前的“星鏈”發(fā)射中所展示的15.6噸到近地軌道的性能，這使得星鏈衛(wèi)星（以及客戶的有效載荷適配器和分配器）幾乎可以免費(fèi)發(fā)射。SpaceX將根據(jù)“剩余物”（即整流罩下的可用質(zhì)量和體積）調(diào)整此類任務(wù)中發(fā)射的星鏈衛(wèi)星數(shù)量。目前，整流罩的容積可能成為一個限制因素，但隨著SpaceX公司為美國空軍開發(fā)更長的整流罩，這種情況可能會發(fā)生變化。

完全依賴于市場需求的傾斜軌道模型

然而，由于SpaceX不能等待付費(fèi)用戶發(fā)射，而且仍然希望在國際電信聯(lián)盟和美國聯(lián)邦通信委員會規(guī)定的期限內(nèi)完成星鏈星座部署，所以該模式不能成為星鏈衛(wèi)星發(fā)射方案的基準(zhǔn)。

因此，上述免費(fèi)發(fā)射模式的成功完全取決于市場對搭載入軌發(fā)射的需求，星鏈星座會發(fā)射到53度傾角和大約200千米高近地點的橢圓軌道，搭載的衛(wèi)星要自行實現(xiàn)軌道抬升和改圓。根據(jù)SpaceX在Smallsat Rieshare網(wǎng)站上給出的發(fā)射率，這家公司很難在每個月都用付費(fèi)用戶來占滿獵鷹9的發(fā)射能力。然而，這并不意味著需求并不完全存在，因為一些地球觀測星座尋求發(fā)射到傾斜軌道，以便在人口最多的地區(qū)最大限度地提高其再訪問率，而這些地區(qū)是地球觀測市場最賺錢和最受追捧的地區(qū)。Planet、BlackSky、Maxar的Worldview Legion、Satellogic、Capella和Iceye等都是這樣，預(yù)計在未來10年內(nèi)，它們至少會將部分星座發(fā)射到傾斜軌道。Planet和BlackSky都曾搭載星鏈任務(wù)來發(fā)射衛(wèi)星，這意味著市場的快速增長。

盡管如此，但市場需求和SpaceX自身的需求似乎不足以獲得足夠的客戶，使每月發(fā)射到53度傾斜軌道的任務(wù)實現(xiàn)盈虧平衡（大約5噸付費(fèi)客戶可抵消2500萬美元的成本，6噸的客戶可抵消3000萬美元的成本，等等）。不過，它可能會成功地用發(fā)射收入抵消部分成本，有可能以立方星發(fā)射價格發(fā)射260千克重的星鏈衛(wèi)星。

發(fā)射經(jīng)紀(jì)人和上面級的作用

市場成功的主要限制是對星鏈 53度傾斜軌道感興趣的客戶數(shù)量較少，以及入軌的近地點較低，這意味著客戶的軌道提升階段更長/更昂貴。這就是上面級（或最后一英里物流的“入軌級”）派上用場的地方。他們的主要價值是使搭載衛(wèi)星不受主要有效載荷的軌道參數(shù)的影響。這使搭載星鏈任務(wù)的客戶可以獲得一定程度的自由度，并且能夠更快地進(jìn)入軌道并多保留推進(jìn)劑。這種組合可能對微型火箭構(gòu)成真正的威脅。

因此，發(fā)射經(jīng)紀(jì)人似乎很清楚SpaceX的計劃是合乎邏輯的，這比購買一枚完整的獵鷹9號給經(jīng)紀(jì)人帶來的風(fēng)險更小。顯然，一家稱為Spaceflight的經(jīng)紀(jì)商正在為星鏈相關(guān)的發(fā)射能力進(jìn)行營銷。Exolaunch在其與SpaceX達(dá)成的最新搭載發(fā)射協(xié)議中，明確了專用火箭共享發(fā)射和星鏈任務(wù)共享發(fā)射之間的區(qū)別，并且優(yōu)先考慮非星鏈任務(wù)共享發(fā)射。摩門圖斯公司也預(yù)訂了幾次獵鷹9號共享飛行任務(wù)的運(yùn)力，它說它將在2021年下半年“至少執(zhí)行一次星鏈任務(wù)共享發(fā)射”。在定價方面，值得注意的是，SpaceX于2019年8月將其定價從每150千克有效載荷的225萬美元降低到目前的每200千克100萬美元，這是在其宣布小衛(wèi)星搭載發(fā)射計劃數(shù)周之后。為了吸引更多的付費(fèi)客戶，從而進(jìn)一步降低星鏈的發(fā)射資本支出，這是否與市場上成本最低的發(fā)射解決方案有關(guān)？

最后，SpaceX能否基于其星鏈衛(wèi)星霍爾效應(yīng)電推力器和特斯拉電池技術(shù)，在不依賴第三方上面級的情況下，開發(fā)自己的電動太空拖船或入軌級？這仍然是高度不確定的，但可能是有意義的，因為SpaceX對垂直整合的品味是眾所周知的。

SpaceX能否實現(xiàn)“免費(fèi)”星鏈發(fā)射？

綜上所述，雖然這一方案不能作為星鏈的基本部署計劃，但它可以而且可能會進(jìn)一步降低選定的“星鏈”任務(wù)的發(fā)射成本，在某些極端情況下可能達(dá)到盈虧平衡甚至盈利，這取決于任務(wù)成本和市場需求。

最后值得注意的一點是，隨著第一級和整流罩重復(fù)使用次數(shù)的增加，發(fā)射成本下降，達(dá)到盈虧平衡所需的付費(fèi)客戶數(shù)量也在下降。星鏈任務(wù)在一次“免費(fèi)”發(fā)射中表現(xiàn)出的客戶數(shù)量越少，星鏈任務(wù)就越能夠享受到免費(fèi)發(fā)射。對于SpaceX來說，這似乎是一個公平的激勵，讓它盡可能地向可重用性的極限邁進(jìn)。