航天活动走向“太空经济”,政企交融协作远航

陈述根本

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· 3月1日

随着航天活动的机制效益拓展到“经济”的高度,加之航天活动带来科技创新,全球航天活动进入“太空经济”阶段,“新航天时代”呼之欲出。

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航天活动走向“太空经济”,政企交融协作远航

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文丨陈根

在马斯克SpaceX的星链计划(Starlink)的带动下,全球掀起了低轨星座计划的建设高潮,商业航天热潮迭起。

一直以来,航天航空都作为国防科技的重要内容与国家相关联,并且为政府所有。然而,自NASA将商业航天当作一个重要体系来扶持后,美国各界就纷纷投入宣传商业航天的光明前景。马斯克SpaceX公司更是以其创新的设计,大胆的营销和宣传手段,将商业航天企业的活力进一步向世界展现。

当前,航天航空的辐射面已经深入到各国经济的各行各业,参与主体也由原来单一的政府和科研院所扩展到各类用户单位、市场化公司、高校,甚至民间团体和个人。随着航天活动的机制效益拓展到经济的高度,加之航天活动带来科技创新,全球航天活动进入“太空经济”阶段,“新航天时代”呼之欲出

航天活动走向“太空经济”时代

传统的航天应用以卫星为主,包括通信、导航、遥感、科研四大方向。商业航天的兴起加之航天技术的发展,为航天应用创造了新的方向,比如,在卫星通信领域出现了卫星互联网,以及太空旅行、太空采矿、深空探测等,甚至建设太空基地、移民火星也成为了人类航天的未来可能。

商业卫星是商业航天中最火热的细分领域之一。2014年之前,全球每年发射卫星数量仅约百颗。随着低轨星座的兴起,卫星年发射数量经历了从100至1000颗的迅速增长。

其中,马斯克的SpaceX“星链计划”受到世界的关注。2015年,“星链计划”被首次提出,分为两期三阶段,计划发射总共 1.2万颗卫星到550-1325 公里之间的多条绕地轨道,形成一个可以覆盖全球的宽带卫星通信网络,并在 2019年将卫星总规模扩大至4.2 万颗。

SpaceX从 2019年5月开始卫星发射至今,星链已经完成了17次发射,目前发射入轨的星链卫星总数超1000颗。从拥有卫星数量上来看,SpaceX已经成为全球最大卫星运营商之一星链计划的进行也打开了SpaceX广阔的商业空间

从专网市场来看,星链是对现有铱星等系统的一个升级,面对铱星、同步卫星通信速率较低、终端和资费昂贵的问题,星链在时延、终端价格、流量费用和覆盖方面全面领先铱星,同时可以对地面专网进行补充。2020年10月27日,星链项目向之前预约的用户发送了测试邀请,在邀请中附上了收费标准,这标志着星链面向公众的卫星宽带服务正式开启商用

在 SATELLITE 2020的主题演讲中,马斯克表示,基于世界对带宽的无限需求,星链不会破坏其他卫星的商业计划。尽管5G对高密度的城区表现良好,但对农村等人口稀疏环境的地区不友好。星链则反之,将服务 3%到 4%最难接触到的电信公司客户,可以减轻传统电信公司的负担

除了专网市场外,星链也在车联网市场、家庭宽带市场和个人移动通信方面展现出巨大的商业可能。星链展现的经济效益获得了国家的支持。2020年10月5日,Spacex宣布已从美国太空发展署(SDA)赢得1.49 亿美元订单,以利用其 Starlink 星座的成功经验制造卫星。

此外,2020年11月16日,SpaceX的载人龙飞船搭乘猎鹰9号运载火箭,携带3位 NASA宇航员和一名日本宇航员在美国佛罗里达肯尼迪航天中心发射升空,任务代号“Crew-1”,由SpaceX和美国国家航空航天局(NASA)负责监督,飞船约 27 小时后与国际空间站对接,4位宇航员将开展约半年的太空站任务,这也是首次经批准的正式商业载人航天任务。

过去,各类航天发射任务往往成本高昂。据NASA估算,阿波罗登月项目的成本逾 1,500亿美元。1972-2011年间,美国航天飞机累计完成 130余次任务,NASA估算其单次发射费用平均约4.5 亿美元。而商业航天却通过市场化竞争降低航天活动成本,2013年,SpaceX 以0.56~0.62亿美元/次的发射价格进入商业发射市场,全球主要火箭型号商业发射价格逐年下降

根据太空基金会2019年发布的《航天报告》统计,过去十年来,世界太空市场中的政府和商业收入共增长了73%,相比上一年增长了90多亿美元,攀升至4238亿美元。商业航天收入占全球太空经济80%,高达3368.9亿美元

除了经济效益,商业航天还辐射出巨大的社会效益。在欧洲和美国,商业航天是目前主要的就业增长点。在3368.9亿美元的商业收入中,2177.2亿美元属于太空产品和服务;1191.7亿美元属于航天基础设施及相关产业——这部分比2018年增长了16.1%。

可以说,商业航天开辟了新场景,孵化了新产业,孕育了新技术,正通过市场化竞争降低航天活动成本,推动航天技术服务于社会和国民经济的各行各业,并构成太空经济的全新主体。

政企交融,协作远航

随着 SpaceX带来的火箭研制低成本压力,高通量、电推进技术带来的卫星质量分散化,以及近地轨道任务机会的增多,俄罗斯、欧洲等国家和地区的传统发射服务商纷纷启动商业火箭型号的研制任务,并普遍把火箭首飞时间瞄准为 2020至2021年。在这个过程中,政府与企业的交融协作则一同推动着新航空时代的到来。

过去,俄罗斯是名副其实的航天大国,各类商用火箭占据了全球约一半的商用火箭发射市场。然而,随着其他商用火箭公司,尤其是SpaceX的出现,俄罗斯逐渐失去了市场优势

2013年,俄罗斯副总理罗戈津宣布重新对航空航天工业全面国有化,俄罗斯航天工业的大规模整合正式拉开序幕。2015年1月,普京总统同意了俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)与联合火箭航天公司(URSC)合并成立“俄罗斯国家航天集团公司”的提案。

而为了应对 SpaceX的价格竞争,俄罗斯质子号火箭也迅速反应,主动将价格降至6500 万美元左右。为确保价格竞争力,2015年,俄罗斯已经开始向国际市场以低于质子号火箭的价格推销安加拉火箭。

此外,俄罗斯新型“联盟-5”中型运载火箭也已能够向低地球轨道提供高达8吨的有效载荷,并将在 2022 年建成并将用于包括从“海上发射”浮动发射场在内平台的发射。“联盟-5”号中型运载火箭研制完成之后,航天发射成本将从7000 万美元下降到 5500 万美元,以匹配国际市场上的美国猎鹰火箭系列。

对于欧洲来说,为了应对猎鹰火箭的挑战,常年来处于市场主导地位的阿里安火箭被迫降低其 5.35 吨以下卫星的发射服务价格——由9000万美元降低至6500万美元左右,以避免丢掉订单。

2015年以来,欧洲航天局ESA对标美国航天局NASA,出台了商业航天发展网络(BSGN)的一揽子计划:将ESA在近地轨道中由政府运营的实验室转向市场,让私营企业参与近地轨道任务,甚至承担月球计划的部分基础设施建设。

目前,ESA已经在近地轨道建立了三个商业项目:冰块(ICE Cubes)、生物反应器快车(Bioreactor Express)、巴托洛梅奥(Bartolomeo)。月球部分建立了两个商业项目:贡希利(Goonhilly)地球站、商业月球任务支持服务(CLMSS)。

中国政府于2019年中通过立法,为商业发射公司提供了更多的透明度,预计发射行业的进步将继续向前发展。更重要的是,国家发改委在4月宣布将卫星互联网添加到新基础设施清单中。卫星互联网的加入向业界发出了强有力的信号,表明中国政府支持卫星互联网应用的发展。

2020年 11月7日,谷神星一号运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功首飞,并顺利将天启星座第十一星送入预定轨道。谷神星一号运载火箭是北京星河动力装备科技有限公司研制的一款小型固体商业运载火箭,可满足近地轨道微小型卫星发射需求。

在卫星制造方面,2020年9月,九天微星卫星研发制造基地——智能卫星工厂在唐山市正式开工。九天微星曾两次发射共 8 颗卫星并全部成功运行,率先实现民营企业百公斤级卫星的自主研制及在轨验证,走通整星研制及在轨交付、天地一体化通信解决方案两大主营业务。

此外,国电高科也在其天启物联网星座中与2020年发射了几颗卫星,而EO(地球观测)星座公司——长光卫星则发射了多颗EO卫星。Euroconsult预计,中国发射的NGSO(非静止轨道)卫星数量将从2015年的约50颗增加到2025年的160颗以上

商业化是未来航天发展的主流和必然趋势,商业航天是新航天的重要组成部分。但不论是美国、俄罗斯、欧洲还是中国,高效的政企合作都是商业航空的必经之路。

显然,新航天带动面远超传统航天,新航天广阔的市场前景,也对航天技术的创新发展提出了更高要求,产业链升级所需的整体投入远远大于过去,单靠政府财政已无法负担技术投入的所有开支。

此外,航天技术的应用又必然与各行各业的场景实践深度融合,航天产业的外延边界日趋模糊。因此,引入社会化资本、市场化机制进入航天领域,将是航天活动发展到新时期的必然选择

太空经济非同小可,“太空经济”时代也已是一个新融合的时代,商业航空的探索已经开始,还将爆发。只有摆正国家战略与市场配置,让政府与企业交融协作,才能把握新航空时代的发展机会,太空远航。

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