记者|陈冰
2024年,商业航天作为“新增长引擎”被首次写进了政府工作报告,伴随航天科技加速创新,中国的“问天之路”也越走越深远。2024年,预计中国航天全年实施100次左右发射任务,中国商业航天市场规模将突破2.3万亿元。相关机构统计显示,2024上半年,中国航天实施的30次发射任务中,商业运载火箭实施发射共计5次,商业航天发展的过程中,创下了多个行业第一。
2023年4月,天兵科技“天龙二号”首飞,实现我国商业航天首款液体火箭成功入轨。2023年6月,中科宇航“力箭一号”搭载26颗卫星入轨,刷新我国商业航天一箭多星最高任务纪录。2023年7月,蓝箭航天“朱雀二号”,成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷燃料火箭。2024年1月,东方空间“引力一号”首飞,创下全球最大固体运载火箭纪录。今年1月,可重复使用液氧甲烷火箭“朱雀三号”试验箭成功完成百米级垂直起降飞行试验,并于9月11日圆满完成10公里级垂直起降返回试验,可以说这是我国商业航天在实现可重复使用运载火箭技术上迈出的重要一步。
商业航天也带动卫星产业迎来爆发增长。目前我国已规划3个“万星星座”计划,总计将发射超3.7万颗卫星。如今,我国已拥有900多颗在轨卫星,以及上万颗的频轨资源。业内人士表示,预计未来两到三年,我国商业航天将迎来爆发式增长。北京、上海、海南等地相继发布了促进商业航天发展的专项规划。这些政策为商业航天企业的发展提供了良好的外部环境,推动了整个行业的快速成长。
那么,到底什么是商业航天?它都包括哪些应用场景?我国的商业航天发展又进展到了哪一步?普通人太空旅游的梦想还要多久才能实现?
商业航天加速起飞
近年来,随着中国空间站的建成运营,我国掀起了又一波航天热。很多人对中国航天产业的印象,大多还停留在发射卫星火箭是“国家队”才能干的事儿这一层面。实际上,商业航天确实离不开国家出台的一系列支持政策,但商业航天又有自己的成长模式。那么,到底什么是“商业航天”呢?
通俗来讲,商业航天,是指以市场为主导、具有商业盈利模式的航天活动,涵盖卫星发射、太空旅行、太空资源开发等多个方面,其核心目标是通过创新技术和商业模式,降低太空探索成本,提高航天技术的普及程度。比方说通过火箭回收技术推动降低商业航天进入门槛,火箭的可重复使用技术大幅降低发射成本;再比如说,通过低轨卫星网络推动全球通信技术革新,世界主要国家通过发射大量低轨卫星,筹建各自或全球的卫星网络;另外还可以通过微小卫星和立方星技术的普及和应用,使卫星制造和发射成本大幅下降。
根据产业链划分,商业航天上游是火箭制造、卫星制造及相关配套设备;中游为卫星发射、地面设备制造;下游为终端应用及服务市场。传统应用场景包括通信、导航、遥感,新兴应用场景包括卫星互联网、太空旅行、太空采矿、深空探索。
具体来说,商业航天有多种运作方式,主要包括通信、遥感、导航定位等。例如,通过通信卫星,提供全球范围内的语音、数据传输服务;通过遥感卫星对地球表面进行观测,为农业、环境监测等行业提供数据支持;以及通过导航卫星为各类交通工具提供定位和导航服务。此外,一些商业航天企业还在探索太空旅行、太空基础设施建设等新兴领域。
专家表示,经过近10年发展,我国商业航天发展迅速。在技术层面,多款商业火箭成功入轨,由商业公司研制的卫星取得多个国际和国内首次技术突破。在产业链方面,我国已初步形成了面向商业航天的火箭总装总测、卫星研产、卫星数据应用为一体的产业链。
目前,商业航天在我国发展势头非常迅猛。商业卫星是商业航天的重要应用场景之一。以“涪城一号”为例,这是一颗2023年6月发射升空的合成孔径雷达遥感卫星,和国家主导研制发射的“嫦娥”“北斗”等一系列卫星不同,“涪城一号”是一颗以商业模式研发、制造、运营的,以四川绵阳市涪城区命名的卫星。目前,在我国像“涪城一号”这种在轨的商业卫星已经超过350颗,它们是我国商业航天领域的重要组成。
商业卫星的发射越来越密集,对商业火箭的需求也越来越多,由此,也推动了我国商业运载火箭的蓬勃发展。
2023年7月12日,蓝箭航天自主研发的全球首枚液氧甲烷运载火箭——朱雀二号遥二火箭发射成功,让整个航空航天产业为之一振。这款运载火箭能将4吨重的火箭发射到500公里的太阳同步轨道,一举打破了世界纪录。蓝箭航天副总裁、型号质量总师刘建在接受央视采访时表示,蓝箭航天液氧甲烷火箭最大亮点在液氧甲烷燃料上“因为它是最适合复用的一种燃料,火星上具备制备液氧甲烷的条件,将来火箭的回收技术一旦成熟,我们在外太空建立制备基地,火箭往返飞行,我们只需要一个加油站”。
液氧甲烷燃料不仅价格相对低廉,而且环保性突出,与其他火箭材料相比,具有重要优势。业内专家指出,一旦火箭实现回收之后,复用量能够达到10次至20次,这样,火箭运输的整体成本就降下来了。此外,火箭本身制造材料的优化,也可以让“太空运费”更便宜。比如,用不锈钢替代铝材来制造火箭。刘建就指出,不锈钢在低温下的强化效果非常好,抗高温能力也强。铝材的成本约为每公斤二三百元,而不锈钢的成本约为每公斤几十元。
2023年12月,朱雀二号遥三运载火箭又搭载有效载荷并成功入轨,定位为大型可复用液氧甲烷运载火箭的朱雀三号已计划于2025年首飞。据介绍,朱雀三号一子级设计复用次数不少于20次。未来它的发射价格目标是每公斤2万元,相比目前国内民营火箭每公斤约8万—11万元的发射价格大幅降低。
2024年1月11日,由东方空间研制的“引力一号”首飞成功,这是我国自主研制的全球最大固体运载火箭。不仅大幅提升了我国固体运载火箭的运载能力,也丰富了我国运载火箭型谱。
1月23日,由中科宇航研制的“力箭一号”遥三运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,采用“一箭五星”的方式,顺利将5颗商业卫星送入预定轨道。力箭、朱雀、快舟、双曲线、谷神星等系列商业运载火箭连续发射成功,标志着我国在商业运载火箭技术方面取得了重大突破。
成本不断下降、技术不断突破的商业航天无疑迎来了重大的窗口期和机遇期。
星座计划大幕开启
成本降低,运力提升,“上天”的目标越来越“落地”了。越来越多的卫星被送上太空,而数以万计的卫星组建成了卫星互联网,在国家安全、城市建设、通信互联等方面都发挥着重要作用。目前,卫星行业的商业化应用场景仍在不断拓展。
格思航天就是其中的重要参与者之一。2022年,垣信卫星与中科辰新共同发起设立了上海格思航天。作为一家卫星ODM(原始设计制造商)厂商,2023年12月,格思航天生产的首颗卫星下线。据格思航天对外披露的信息,其年产量预计为300颗卫星。
在浦江创新论坛的展会现场,格思航天的相关负责人告诉《新民周刊》,目前通信卫星呈现出低成本和小型化发展趋势,并以低成本和批量化生产的方式快速往前推进,低轨卫星星座成为卫星互联网建设的主力军,并创造了一个可持续性发展的产业链。作为国内全市场化运行的规模化商业卫星企业,格思航天聚焦低成本卫星研发设计与量产智能制造,打造了国内首个实现“研发、供应链、制造端到端数字化集成”的商用卫星批产智能工厂,并形成全链自主可控能力。
业内人士指出,传统卫星的生产周期往往要以月为单位,而格思航天可以平均1.5天就生产一颗卫星,生产效率得到了大大提升。随着我国大型低轨星座计划和千帆星座建设提速,中国卫星制造环节将迎来快速增长。格思航天的产能已经能够满足国内卫星千帆星座的前期部署目标。
8月6日14时42分,我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭,成功将千帆星座首批18颗商业组网卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。此次成功发射的首批18颗商业组网卫星是该公司“千帆星座”第一代卫星中的第一批次。
“千帆星座”是一个低轨卫星星座计划,其远景规划将部署1.5万余颗卫星。到2025年,“千帆星座”将完成一期648颗卫星的部署,初步构建全球覆盖的卫星互联网系统。它的最终目标是为全球用户提供低延时、高速率及高可靠性的卫星宽带互联网服务。
卫星互联网被认为是继有线互联、无线互联之后的第三代互联网基础设施革命。目前,我国拥有三座“万星”星座,分别是千帆星座、GW星座和Honghu-3(鸿鹄-3)星座。除了千帆星座目前已经开始部署外,GW星座也将于2024年开始发射任务。
需要特别提及一点的是,为了防止卫星轨道资源被“哄抢”,国际电信联盟(ITU)设定了一个规则,即申请到卫星频轨资源的公司需要在获得许可后2年内完成10%的卫星部署,5年内完成50%,7年内完成全部部署,否则ITU将对申报的星座规模进行削减。因此先发国家就会具有显著优势,这也是相关国家在该领域竞争激烈的主要原因之一。公开报道显示,2020年,GW星座向国际电信联盟提交了星座频谱申请,计划发射约1.3万颗低轨卫星。蓝箭鸿擎科技也向国际电信联盟提交了一个约1万颗卫星的星座计划。
“未来5到10年是非常重要的战略发展机遇期,中国的航天企业,特别是商业航天公司要加油干,抓住这样一个发展的窗口期,助力我国夺取未来空天话语权。”蓝箭航天火箭研发部总经理、朱雀三号火箭总指挥戴政此前在接受记者采访时称,预计未来两到三年,我国商业航天将迎来爆发式增长。2025年下半年或2026年上半年开始,卫星互联网星座将迎来高密度组网。
9月6日2时30分,民营“中国星链”——吉利未来出行星座第三个轨道面,以一箭10星方式成功发射,卫星顺利进入预定轨道,10颗卫星状态正常,发射任务获得圆满成功。
吉利未来出行星座是由商业航天企业时空道宇打造的规模达5676颗卫星的低轨通信星座。此前已有两个轨道面,20颗卫星在轨稳定运行。此次发射成功后,通过三个轨道面30颗卫星,实现24小时全球90%区域覆盖,正式为海外用户提供卫星通信服务。至此,吉利未来出行星座已率先实现全球商业化应用服务落地,成为首个在海外实现卫星通信应用落地的中国商业低轨卫星星座。
太空旅游可期
上图:吉利未来出行星座已率先实现全球商业化应用服务落地,成为首个在海外实现卫星通信应用落地的中国商业低轨卫星星座。
近年来,伴随国家大力推动军民融合以及“互联网+航天”产业变革,越来越多的民营企业进入商业航天领域,覆盖火箭、卫星、测控、地面终端、供应链配套产业,为我国商业航天发展注入新的活力。目前,我国已有4个千亿元级的商业航天产业园区、15家民营火箭公司和几十家民营卫星公司。去年我国一共有67次航天发射,其中19次为商业发射。我国目前唯一的商业航天发射场——海南商业航天发射场,将于今年下半年迎来首次火箭发射任务,正式实现商业化运营……
随着卫星、火箭、发射场进入商业化进程,我国商业航天全产业链已初步形成,各行业、各领域对商业卫星服务的需求持续扩大,商业航天应用场景不断拓展——
通过发射通信卫星,提供电视广播、移动通信、互联网接入服务;通过发射遥感卫星,提供高分辨率的地球观测数据。目前,我国在轨的商业遥感卫星已超350颗,在农业、林业、水利、城市规划、环境保护、灾害监测、资源勘探多个领域发挥着重要作用;建设低轨卫星星座,提供全球定位、导航和授时服务;提供科研卫星发射服务,支持科学研究和技术实验;提供小型卫星发射、拼车发射(搭载多颗卫星)、定制发射等多样化的发射服务。去年我国民营火箭共发射13次,比2022年增长160%。
在大家关注的太空旅游方面,上海市宇航学会资深航天科普专家陶建中在近日接受记者采访时表示,乐观预计再过几年就可以实现了。在陶建中看来,在近地100多公里的轨道开展太空旅游,未来会有很大的市场。记者|陈冰
来源:新民周刊