追赶马斯克的中国商业航天拓荒者

近几年略显沉寂冷清的中国商业航天,再次热闹起来。

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追赶马斯克的中国商业航天拓荒者

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图片来源@视觉中国

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钛媒体注:本文来源于微信公众号深网腾讯新闻(ID:qqshenwang),作者丨马圆圆,编辑丨康晓,钛媒体经授权发布。

“三、二、一,点火。”伴随着火箭留下的长长尾焰,刘畅和同事抱在一起泣不成声。2020年初,在位于西北戈壁上的酒泉卫星发射中心,他们终于等到了卫星的发射窗口期。

这是中国首颗支持5G通信的低轨宽带卫星。作为“太空互联网”的基础设施,这种卫星组成星座后,可以很好的解决全球网络覆盖和接入的难题。马斯克的“星链计划”正是这类项目的代表,此前不久,SpaceX成功发射了第三批60颗星链卫星,部署的卫星总数达到了180颗。

“我们原本来是2019年10月份就要发射的,但是因为前面有其他任务,一直推迟,挤到了1月12号。”在北京海淀清河附近的一间普通办公室,刘畅告诉《深网》,“每天看着马斯克一箭六十星,我们也很焦虑,不能天上只有一颗卫星,还得更快。”

刘畅是银河航天的合伙人,2018年底,她应创始人徐鸣的邀请加入这家民营卫星公司。在商业航天领域,从技术、产品到商业化,几乎没有人会否认与SpaceX的巨大差距,刘畅形容:

“相当于人家都造出超跑了,我们才会做四个轮子的马车。”

时间是造成这种差距的核心原因。与很多行业不同,商业航天具有极强的政策牵引性,相较于2002年诞生的SpaceX,国内众多的商业卫星和火箭公司,直到2015年以后才随着政策的开放相继成立。

今年4月,卫星互联网首次被列入新基建范围,加之北斗组网、“天问”升空、龙飞船对接国际空间站等一系列重大航天事件,商业航天重获关注。

星际荣耀、蓝箭航天两家头部商业火箭公司,先后宣布完成十亿元级别融资;零壹空间宣布完成C轮融资。另据《深网》获悉,银河航天、千乘探索两家商业卫星公司也接近完成新一轮融资。资本的加码,无疑给这些追赶马斯克的中国创业者们补充了弹药。

近几年略显沉寂冷清的中国商业航天,再次热闹起来。

拓荒

九天微星创始人谢涛可能是国内最早一批接触商业航天的人。

2009年,谢涛曾组队参加谷歌Lunar-X登月竞赛,这场国际比赛的规则简单粗暴:用私人资金建造一艘宇宙飞船和登陆器,让登陆器平稳安全地在月球着陆,然后对月球表面进行探测,再将相关视频和图片发回地球,就可以获得可观的奖金。

谢涛告诉《深网》,他从那时候就开始关注SpaceX,但真正刺激到他的是马航MH370事件,“在信息无处不在的时代怎么会发生这样的事情?我看到OneWeb、SpaceX都想解决这样的问题,但是没有查到国内要推出类似的计划。”

2015年6月,谢涛创立了九天微星,专注做微小卫星的设计、研发和应用,此前,他曾先后在中国航天科技集团和国防科工局等任职十余年。

当时,民营企业做卫星还是全新的尝试。民营企业发射卫星有三步:第一是卫星的设计、制造;第二是签订发射协议、协调卫星发射场,并办理卫星发射手续,包括申请无线电频段和卫星轨道报备等;第三是卫星发射后,建立或租用地面测控运控站进行卫星运营与管理。

对于一个初创公司来说,其中的每一步仅是走流程都存在很大的风险,“我们第一颗卫星发的时候拿到工信部空间无线电台执照,专门是给我们民营公司开个模,发了个大红本,花了3块7毛5买过来的。之前是经历了很长的协调,包括到ITU(国际电信联盟)的协调。那时候申报发射空间执照这个栏里是没有民营公司的,基本上都是部委、气象局,最起码是个高校,没有民营公司正式走入商业发射的过程。”作为国内第一个走完卫星商业化流程的创业者,谢涛说自己当时怀着一颗理想主义的心。

2015年被认为是中国商业航天元年。当年1月,马斯克宣布了雄心勃勃的“星链计划”:SpaceX计划将约1.2万颗通信卫星发射到轨道,并从2020年开始提供服务。尽管这项计划颇具争议,但客观上刺激了全球商业航天产业的发展。

在国内,相关政策进一步开放。2014年,国家鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星、提供市场化、专业化服务;2015年,支持民间资本开展增值产品开发、运营服务和产业化推广;2016年,鼓励引导民间资本参与航天科研生产,大力发展商业航天和卫星商业化应用。

政策开放给了创业者极大信心,民营商业航天企业如雨后春笋出现。商业卫星公司九天微星、千乘探索、银河航天,以及商业火箭公司零壹空间、领克航天、蓝箭航天、星际荣耀等等,纷纷创立。

和谢涛类似,遥感卫星公司千乘探索的创始人苗建全,也曾在专业岗位深耕多年。2008年,他拿到了北京航空航天大学硕士学位,毕业后进入中国航天科技集团公司工作,任某航天型号总体技术负责人,2016年作为发射场该航天型号01指挥员圆满完成首飞任务。

2017年初,苗建全离开工作了近10年的航天科技集团,决定创办一家做商业遥感卫星的公司。最初几个月,由于尚未完成融资,苗建全一直在家附近的一家星巴克办公,他当时用着爱人的一台15寸红色笔记本,因为担心电脑会丢,每次都坐在卫生间对门的座位上。

好在融资还算顺利,2017年,千乘探索获得由明势资本领投、以太创服跟投的天使轮融资。2018年4月,又获得顺为资本和青岛汇泉湾基金的数千万人民币Pre-A轮融资……

和很多商业卫星公司一样,千乘探索的供应链和实验都依托专业院所来做。有段时间,苗建全和公司的另一位合伙人,分别带着一支团队,把国内做卫星配套的所有院所都拜访了一遍。苗建全说,第一颗卫星的合作非常顺利,在这个过程中,他和创始团队的工作经历发挥了作用。

2019年8月,千乘一号01星发射成功,研发仅用时14个月。苗建全告诉《深网》,他目前正在着手加强供应链单机生产配套能力,包括整星的组装测试、实验的能力。

接力

今年3月份,提出要“二次创业”的雷军带着小米高管到银河航天,雷军调侃说“徐鸣你这个前台也太简陋了,我已经非常能省钱了,没想到你比我还抠。”

与谢涛和苗建全不同,银河航天的徐鸣并非“科班”出身。

2018年初,还是猎豹移动总裁的徐鸣找到小米创始人雷军,说自己有创业的想法。徐鸣早年与傅盛一起创办可牛,后来可牛与金山网络合并成猎豹,成为一家“雷军系”的公司。

“只投熟人”的雷军对徐鸣说“你做什么我都投你”,徐鸣告诉雷军他想做商业卫星,但到底是做遥感卫星还是通信卫星,心里还没有底。通信、导航和遥感是卫星应用的三个主要方向,雷军早期曾在航天国企工作,对航天算是非常了解,他告诉徐鸣“要做就做通信卫星,做难的”。

2018年4月,徐鸣离开猎豹移动创办银河航天,雷军的关联基金顺为资本从天使轮便一直跟投。

徐鸣最初的计划是对标OneWeb和“星链”,组建星座。徐鸣互联网出身并不懂航天,当时包括马斯克的“星链”、贝索斯的“柯伊伯”以及OneWeb等星座计划都已立项,徐鸣带着从猎豹出来的几个合伙人,把这些全球领先的卫星公司研究了一遍,在LinkedIn上找到相关组织架构图,然后按图索骥搭建银河航天的团队。

银河航天总部位于靠近小米和金山公司的北京海淀清河,走进银河航天的办公室,能明显感受到这是一家典型的“雷军式”的公司。

徐鸣对成本的控制深得雷军精髓,前台“银河航天”四个字看起来略显粗糙,办公室内没有精致的展示区域,研发人员的工位挨得紧密,周围久未粉刷的墙体上甚至还粘着没有清理的胶带。

刘畅告诉《深网》,银河航天的办公室租金是清河附近最便宜的,包括高管在内的公司员工只能打快车,出差只能订早上七点之前和晚上九点之后的航班,目前银河航天花了两个多亿,几乎全用在了卫星上。

1月16日,银河航天的首颗卫星在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭发射升空,这颗低轨宽带通信卫星采用 Q/V 和 Ka 等通信频段,具备 10Gbps 速率的透明转发通信能力,亦是国内第一颗5G通信卫星。

该卫星发射前不久,SpaceXer成功发射了第三批60颗星链卫星,部署的卫星总数达到180颗。十个月后,SpaceX星链卫星的发射批次已经到了第十三批,部署的卫星总数超过800颗,而国内的同类卫星数量仍停留在1颗。

无论是通信、导航还是遥感,单颗卫星并不能形成完整的服务能力。以通信卫星为例,根据相关测算,至少需要100颗以上的卫星才能初步形成组网,为中国大部分区域提供宽带服务。

对于数百颗星链卫星可以实现的服务能力,马斯克在第十三批次发射后表示:“一旦这些宽带卫星到达目标位置,我们将能够在美国北部和加拿大南部推出一个公开测试的卫星宽带,并且一旦得到监管部门的许可,我们就将在其它国家陆续部署。”

只把“星链”看做提供宽带服务的卫星是狭隘的,就像单纯把GPS看做导航卫星一样。暂不讨论背后涉及的复杂博弈,“星链”本身对低轨轨道和频率资源的抢占就值得重视。

差距

地球低轨的轨道、频率资源有限,据媒体“小火箭”测算,地球低轨卫星容纳数量为10万颗左右,国际卫星界遵循“先占先得”的原则,“星链计划”已立项的卫星达到4.2万颗数量庞大,与地球静止轨道卫星概念不同,星链对于低轨的占据几乎是“先占永得”。

影响卫星组网速度的关键因素,一是卫星的产能和成本;二是火箭的载荷和成本。马斯克开创了一种垂直整合的商业模式,SpaceX自研卫星并使用自家猎鹰火箭提供发射服务,通过卫星的规模化生产和火箭的可回收技术,SpaceX拥有极强的成本优势,卫星组网发射速度也得以提高。 

相比之下,国内商业航天公司均专注于卫星或火箭一个环节。由于起步较晚,国内商业卫星的成本和产能都不如SpaceX。

以银河航天首星为例,刘畅告诉《深网》,该卫星的制造成本是4000万人民币左右,同类型星链卫星的成本则低于100万美元。国内商业卫星公司目前仍未实现批量生产,但马斯克的超级卫星工厂年产能已达到了2000颗。

国内商业火箭与SpaceX猎鹰系列更缺乏可比性。

火箭的技术和资金门槛比卫星更高,很长一段时间,在全世界都被认为是民营企业的禁区。2002年,马斯克成立SpaceX时扬言,要把火箭发射成本降到原来的十分之一,但是随后的十多年里,他都一直在与火箭回收的失败作斗争。

2008年,猎鹰火箭第四次发射之前,这位硅谷“钢铁侠”接受采访时几度哽咽,除了火箭一直爆炸到让他“怀疑人生”,童年的偶像尼尔·阿姆斯特朗、尤金·塞尔南也都反对或看衰他。

这些激励了他去做SpaceX的先驱,现实中却对他百般质疑阻扰。

转机发生在2016年4月8日,这一天,猎鹰9火箭成功实现了海上着陆。两年后的2018年2月7日,SpaceX“重型猎鹰”在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心腾空而起,这型现役世界上最强大的运载火箭,可以将64吨的有效载荷送入近地轨道,并实现回收利用。不过马斯克当时交给这枚火箭的主要任务,是携带一辆红色特斯拉电动跑车飞往火星。

在马斯克用“重型猎鹰”进行这场“行为艺术”的同时,国内的一家民营火箭公司也在紧锣密鼓的为火箭发射做准备。

艰难的突破

2018年10月27日,蓝箭航天的三级运载火箭“朱雀一号”,在酒泉卫星发射中心完成了首飞。火箭发射后飞行正常,一二级工作正常,整流罩分离正常,但三级出现异常,未能将卫星送入指定轨道。

蓝箭航天是当时中国唯一一家具备液体燃料运载火箭研发能力的民营企业,聚焦于中小型的商业航天应用市场,主要研制液氧甲烷航天发动机及液氧甲烷火箭,在北京、西安建有两个研发中心,在湖州建设试验基地。尽管“朱雀一号”只是一枚载荷百公斤级别的小型固体火箭,但作为国内首发尝试入轨的民营火箭,发射前还是被寄予厚望。

蓝箭创始人张昌武向在场的媒体公布这个消息后,公众一度不能接受这个结果。蓝箭官方表示:“未来,蓝箭航天将继续前行,路漫漫其修远兮,我们依然会向着心中的星辰大海进发。”

张昌武对那次发射失败比较坦然,他对《深网》说,液体火箭研发周期较长,他更希望用那枚固体火箭蹚开政策通路。

“朱雀一号能够进入到国家的发射场,矗立在那,可以组织发射,我的目标就已经达成了。我肯定是希望它能够飞成的,但在当时那个历史时点,民营企业如何发射火箭,还是一个没有先例的问题。我们克服了种种困难,包括供应链的约束、政策上的蹚路,对于整个团队来讲还是取得了不起的成绩。”

2015年6月,金融行业出身的张昌武与原中国卫星发射测控系统部高级工程师王建蒙,以及曾在欧洲航天局工作多年的吴树范一起,在亦庄成立蓝箭航天。王建蒙为张昌武岳父,而吴树范与王建蒙是多年好友。张昌武告诉《深网》,王建蒙和吴树范目前已经不参与公司具体经营,主要提供关键决策和方向的指导。

两个月后,与张昌武拥有相似背景,同样出身金融行业的舒畅,在亦庄成立了另一家民营火箭公司——零壹空间。

由于靠近主研火箭的航天一院,2015年之后,亦庄逐渐成为民营火箭公司的集聚地,而靠近航天五院的西北五环附近,则逐渐成为民营卫星公司的集聚地,北京民营商业航天企业形成了“南箭北星”的格局。

最早的几家民营火箭公司创始人都非“科班”出身。在蓝箭和零壹之前,呼声最高的是2014年1月成立的翎客航天,公司创始人是21岁的华南理工大学工商管理系学生胡振宇。2013年,胡振宇和同伴一起在内蒙古科左后旗的空地上发射了一枚代号为“YT-4”的火箭,爆红网络的火箭发射视频让他成了媒体的宠儿。

翎客航天顶着“中国第一家民营航天公司”的光环,创立半年估值过亿,胡振宇也开始被赋予各种头衔,《财富》杂志2014 年“中国40位40岁以下的商界精英”、“火箭垄断市场的闯入者”等等。

但高光时刻没有持续太久,2015年,胡振宇在科创航天局期间的好友罗澍接受GQ采访时揭露,那枚“YT-4”火箭从未达到探空火箭的标准,只是大学生们的业余爱好……那篇名为《22岁、身家1亿、火箭天才、“恐怖分子”……一个创业少年的时代样本》的长篇报道,让胡振宇沦为了舆论的笑谈。

胡振宇后来少有公开露面,翎客航天进行了几次火箭低空飞行回收试验后,原定于今年完成的载荷入轨飞行试验未有进展。近半年来,时有翎客倒闭的消息传出,多位接近翎客的人士对《深网》表示,翎客的在职员工目前已经所剩无几。

相比于翎客,专注固体小火箭的零壹走得更远一些。2018年5月,零壹成功发射了国内首枚民营商业亚轨道火箭,一度是最被看好的商业火箭公司。

然而继蓝箭之后,零壹的火箭入轨尝试也同样受挫。2019年3月28日,零壹的四级火箭从酒泉卫星发射中心升空,一段航空爱好者拍摄的视频显示,火箭在第一级于起飞后约1分钟分离后不久失控。零壹随后宣布火箭在发射后失去控制,发射任务失利。

商业火箭现阶段存在的意义基本限于将卫星送入轨道,也就是说,火箭只有入轨才能体现出商业价值。

国内民营企业是否具有研发运载火箭的能力一直都有争议,蓝箭和零壹的入轨尝试失利让这种争议更加激烈。

不过四个月后,公众对民营火箭的信心再次被振奋。

2019年7月25日13时,星际荣耀的双曲线一号遥一长安欧尚号运载火箭在酒泉成功发射,按飞行时序将多颗卫星及有效载荷精确送入预定300公里圆轨道,实现了中国民营运载火箭发射入轨零的突破。

当张昌武和舒畅在亦庄注册公司造火箭时,星际荣耀创始人彭小波还是某航天院所的技术骨干。2015年之后,赶上国内商业航天热潮,开始有投资人开始和彭小波接触,不过直到2017年彭小波才下定决心,当年8月星际荣耀正式投入运营。

星际荣耀副总裁霍甲告诉《深网》,创始团队也曾经担心造火箭的成本太高,但是经过论证发现,把固体火箭发射入轨,再把液体火箭做完的成本大概是10亿左右,对比当时动辄融资数十亿的共享单车项目,其实并不算多,大家就觉得这个事可以做。

霍甲曾是彭小波的下属,后来投身金融行业,并在星际荣耀完成第一轮融资后加入。民营商业航天的圈子不大,千乘探索创始人苗建全也曾是彭小波的下属,苗建全还把公司投资方顺为资本引荐给了彭小波,2018年3月,星际荣耀完成由顺为资本参与的 pre-A轮融资。

彭小波之后,更多的技术人员加入创业大军,星途探索、九州云箭、灵动飞天、深蓝航天等商业火箭公司先后成立。不过到目前为止,只有星际荣耀实现了火箭发射入轨。蓝箭专注中大型液体火箭,计划明年发射中型液氧运载火箭“朱雀二号”;而零壹则裁撤了北京亦庄的办公室搬到重庆,专注做固体小火箭。

爆发前夜

火箭的本质是运输工具,而卫星则通过组成星座提供服务。据媒体报道,今年9月,中国正式向国际电联ITU提交了中国低轨巨型星座的轨道和频率申请网络资料,总计卫星数量为12992颗。

对于民营商业航天领域的创业公司来说,这份中国版“星链计划”意味着巨大的卫星和火箭需求。

国家牵头组建星座可能让一些卫星公司改变原有商业计划,不过一位参与投资了多家商业航天企业的投资人认为这更多是利好。该投资人向《深网》分析,通信卫星公司比较棘手的问题是如何与运营商沟通,在这个计划中担任什么样的角色。另外通讯卫星还需要有频段,频段掌握在国际电联手上,创业公司和国际电联协调是比较难的。但是由国家牵头去做,这些事情其实就不用卫星公司去操心,会简单很多。这可能让通信卫星公司商业化的时间点前移。

经纬创投在一份报告中总结了商业火箭和卫星企业的发展路径:最先就是技术开拓,例如SpaceX掌握了火箭可回收技术;然后是产品线调整的阶段,例如当SpaceX掌握了低成本发射火箭的方法后,开始搞卫星,仅用了一年时间,就从没有一颗卫星,到全球最大的在轨卫星运营商;最后就是巩固垄断地位,大量接收商业公司或政府的订单。

与SpaceX不同,国内民营商业航天的定位更多是作为国家队的补充,但是SpaceX开创的火箭可回收技术、卫星批量化生产,同样是民营商业航天企业降低成本的必然路径之一。

已有民营卫星公司在做批量化生产尝试。银河航天合伙人刘畅对《深网》表示,银河航天目前正在南通建中国第一座可以对标马斯克“星链”的卫星超级工厂,建成后将达到每年500颗的产能,而且通过梳理产业链,采用工业级和商业级元器件替换宇航级元器件,批产后卫星的成本能降到1000万以内。

除了银河航天,九天微星等民营卫星公司也有类似计划。九天微星创始人谢涛对《深网》表示,该公司位于唐山的卫星工厂将于2021年初建成投产,届时可实现年产100颗以上百公斤级卫星的产能,并且卫星的成本有望降低50%。

当然,卫星公司的批量化生产和成本降低的效果还有待时间验证。

正如前文提到,影响卫星组网速度的因素,一是卫星的产能和成本;二是火箭的载荷和成本。现在看来,最大的瓶颈在于技术门槛更高的火箭。

目前,仍在进行中大型液体火箭研发的民营企业只有蓝箭和星际荣耀两家。张昌武告诉《深网》,蓝箭目前已经攻克了“朱雀二号”的动力完整系统,正在持续做动力系统可靠性考核和热试车,预计在今年下半年实现产品交付。明年年内,根据发射许可的申请,实施朱雀二号的发射。

张昌武对《深网》表示,“朱雀二号”分基本型和捆绑型,对于200公斤级的卫星批量组网发射,从基本型到捆绑型可以实现一键从10星到一键50星。蓝箭已经签了十个多亿的发射服务合同,“朱雀二号”前五发火箭已经全部卖出。

箭在弦上不得不发,对于张昌武和蓝箭来说,“朱雀二号”能否入轨至关重要。张昌武充满信心,但也坦言“火箭的可靠性不是设计出来的,是飞出来的,要通过多次的飞行去验证。”

星际荣耀计划于今年晚些时候发射第二枚小型固体运载火箭,同时也在推进焦点系列可重复使用液氧甲烷发动机的研制。液氧甲烷发动机也是海外SpaceX和蓝色起源的研发方向,是实现火箭回收利用的关键。

霍甲告诉《深网》,正在研制的焦点系列发动机单发推力为15吨,这一吨位在国际上尚无同类产品,因此不存在知识产权问题。星际荣耀计划九发并联,实现百吨级的推力,而搭载这型发动机的双曲线二号火箭,有效载荷将达到两吨多,并计划明年年底发射。

SpaceX是商业航天的鼻祖,也是所有商业航天企业的标杆。马斯克在全世界的质疑声中实现了技术突破和商业化,创始人的冒险精神、公司的工程师文化、NASA的技术和订单,似乎都是SpaceX成功的重要原因。

有段时间,媒体喜欢“寻找中国的SpaceX”,但张昌武觉得,国内商业航天与SpaceX做过多的比较不一定合适,因为相比于2002年成立的SpaceX,国内企业所处的历史时点完全不一样。

霍甲认为,国内商业航天的技术差距反而没那么大,因为发展阶段不同,差距更大的是整个行业生态。

“缺的不是航天,而是商业。”

进入2020年,商业航天领域又重新热闹起来。8月底,星际荣耀宣布完成11.925亿元人民币B轮融资,9月初,蓝箭航天宣布12亿元的C+轮融资。单轮融资持续走高背后,除了卫星互联网被列入新基建,科创板等因素也让创业者和资本看到了机会。

上述投资人明显感受到了资金流入商业航天的热度,“2019年国内航天领域公司的融资金额减少了50%,出现了一个空档期。到了2020年,整体感觉回暖了,一方面是科创板的因素,让大家看到某一个高科技赛道的头部公司有快速上市,进行资本退出的可能性。另外一方面,国家加大了支持,很多地方政府背景的基金也开始入局。”

1月23号,从酒泉发射中心回到北京后,刘畅参加了雷军为银河航天举办的一场庆功宴。作为投资人的雷军心情不错,“徐鸣当时和我说这颗星80%会成功,我判断只有40%,但是心里一想就暂且相信你,没想到还真成了。”但刘畅坦言,其实发射之前,所有人心里都没底。

刘畅告诉《深网》,银河航天的第二颗支持5G通信的低轨宽带卫星已完成研发,计划今年年底发射。

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