回到現實的民營航天,離商業化還有多遠?

小說:esball官網具體是哪個作者:道北戲更新時間:2019-08-22字數:14728

回到現實的民營航天,離商業化還有多遠?


文 |李永華

來源 | 智能相對論

2019年7月25日,國內第三枚民營運載火箭“雙曲線一號”火箭成功發射。隨著地面上人群的歡呼和媒體的關注,中國民營火箭企業在迎來“爆發式”發展后,到了一個關鍵的十字路口。

未來航空航天Future Aero Space數據稱,中國民營航天初創公司有60家;到了華爾街日報,這個數字是80家;更有外媒把這個數字抬到“超過100家”……60、80、100,僅以商業航天中的火箭行業為例,據統計截止2019年4月,國內具有獨立法人資格的民營火箭企業已有41家,中國民營火箭迎來了真正意義的大發展時期。而前沿科技出現扎堆的初創企業時,始終與“民營”捆綁的“商業化”需求就無法回避地走向臺前。

中國民營火箭,已經由最開始的用各種行動“證明自己”,轉到面臨做出商業化落地的選擇。

民營火箭趨勢明朗,但商業化“走老路”行不通

初創企業扎堆本身就是未來前景的一種證明,但是,“火箭”可以很熟悉,“火箭的商業化”卻是全新的領域。

1、商業火箭坐定“賣方市場”

美國聯邦航空管理局(FAA)統計已有市場需求,認為未來10年有2619顆“載荷”等待發射入軌,全球總商業發射市場空間將超過250億美元;

國內商業火箭公司零壹空間CEO舒暢曾對媒體表示,中國有1000顆全球“主網計劃衛星”,但現在火箭發射數量剛接近40次;另一家商業火箭公司藍箭CEO張昌武曾在采訪中表示,到2020年全球大概有5千到6千顆待發射的“低軌衛星”。

不管從什么口徑,商業火箭的市場規模都十分可期。

然而,正如大部分業內人士所言,全球范圍內火箭制造與發射“遠遠無法滿足衛星上天的需求”,商業航天是一個徹底的“賣方市場”,只要你有契合市場需求的產品,就不愁市場。

風頭無兩的SpaceX,正是在這樣的“賣方市場”里橫空出世,讓不看好者大跌眼鏡。

2、商業化是一個全新的命題,“從無到有”只是開始

一方面,大量的發射缺口意味著商用火箭的服務過程一定是高頻次的,至少遠遠大于當前官方火箭發射的頻率;另一方面,唯有低成本才能讓高頻次釋放,傳統火箭發射成本下,“預測”的發射頻次很多都無法落地。

所以,火箭發射在未來必然以低成本下的高頻次需求為主。

對民營航天企業而言,商業化是一個全新的命題,沒有經驗可以復制,但至少商業市場的邏輯一定是低成本+高可靠性。

可惜的是,這個路徑在現有的航天工業體系中并不具備,可靠性往往伴隨著高成本。作為商業公司,復制舊有航天工業體系中的產品路線未必是最優選擇,它只能解決有無問題(造出火箭),但面臨商業化時難以走通。

民營航天企業需要探索新的思路,在這種背景下,國內外基于“新思路”的產品顯現。

馬斯克稱SpaceX“有效載荷最大”的重型獵鷹火箭型號價格僅為1.5億美元,這個數字只相當于老對手ULA的37.5%(平均4.35億美元),而其方式,就是運用了工業化、社會化的生產模式,將單機產品的性價比做到極致,不斷降低生產成本,用來保持較有競爭力的價格。

此外,Space X和藍色起源也在探索更加廉、易復用的甲烷推進劑用于下一代的運載火箭產品中,以滿足未來運載火箭的發射需求。而如Rocket Lab等專注于小型運載火箭的公司,則將目光標準在新的更低成本的技術上,其發射成功的電子號火箭就是一枚采用電驅動推進劑泵同時也是全球首個采用3D打印發動機的火箭。

先驗證能力,再來商業化?

在國內,火箭雖然起步較晚,但短短幾年也經歷了發射探空火箭來引起關注到發射小型運載火箭來驗證流程和技術再到結合自身特點來發展差異化核心產品這樣的路徑。

如果注意觀察,會發現這樣一個有趣的現象,目前市面上有相當一部分民營火箭公司似乎不約而同地選擇了“先固后液”這樣一種產品路徑,并且先后宣布了自己在液體火箭發動機研發方面的最新進展。

其實這個路線結合國外商業火箭發展的脈絡也很好理解――只有自己能夠掌握核心技術的產品,才可以給未來帶來盈利的可能。對于民營火箭公司來說,目前只有自研的液體火箭才能具備這樣的條件??梢灶A見,未來在民營火箭公司中,液體火箭將是商業化資源的集中之處。

1、固體火箭意義非凡,但民營企業不占優勢

提到固體商業火箭,我們耳熟能詳的品牌自然是航天科工的快舟系列以及近期海上發射成功的長11火箭,未來,還可能出現價格更低的捷龍火箭,在這個市場從現在看來,似乎沒有民營火箭公司什么事。

民營火箭公司在發展早期,利用固體火箭能夠很好地走通流程、驗證技術能力。但是,當回到商業化這個終極目標上時,對各方面資源能力相對有限的民營航天而言,它們必須做出選擇,敲定到底需要一款什么樣的產品來作為主流,如同SpaceX一樣。

至少從目前來看,固體的路線是走不通的,這不是因為固體火箭產品上有什么問題,國家隊的產品表達出了充分的技術和商業價值。

一方面,民營企業在供應鏈和市場方面并不占優勢:

在供應鏈上,核心原料固體燃料屬于國家嚴格管控的火工品,民企較難拿到生產資質,只能求助于那些擁有資質的企業,而恰恰固體燃料的成本又占到固體火箭的七成以上,產業鏈條掌控力變得很差;

在市場方面,目前還沒有官方消息來確定雙曲線一號的報價,而國有商業航天在固體火箭方面則早已有深耕,前面說過的快舟系列、長征系列、還有不久后將要首飛的有“價格殺手”之稱的捷龍火箭都是具有競爭力的產品,民營火箭公司并不具備先發優勢。

另一方面,民營企業在固體火箭產品與運營體系建設上也已經落后太遠,國家隊的固體運載火箭產品除了長年積累下來的技術成熟度,其發射市場價格、響應周期、制造成本等各方面有體系化而非單一方面的優勢。

2、固體火箭無法“訓練”液體火箭的技術能力

固體火箭技術對液體火箭在核心技術上的前置價值并不大。

如圖,是“固體火箭”對比“液體火箭發動機”的簡要示意圖(圖片來源:網絡):


液體火箭的技術關鍵在于發動機,固體火箭的技術關鍵在于化學配方和裝藥工藝。某種程度上,固體火箭是沒有“發動機”這一說法的,整個箭體就是發動機,頂端再加上載荷,而液火箭的箭體包括發動機和儲箱兩個獨立的部分。

更進一步,由于這種結構差別,在火箭測試時十分重要的試車環節,二者差別也比較大,固體必須拿一個完全體測試,而液體則可以單獨假設發動機,另外供給推進劑。

具體到產品開發層面,火箭發動機領域常說一句話:真正的發動機是試出來的,液體發動機的研制往往要經過至少11種試車類型,2萬秒試車時間,50-100次的試車次數,而固體發動機則主要考慮箭體內的燃料的雕刻塑型(控制推力曲線),在試車數據調優經驗上,難有共通之處。

3、成本和可延展性要求下,液體火箭也是民營企業商業化的現實選擇

直接的燃料成本上,液體遠遠低于固體。按翎客航天創始人胡振宇的說法,液體燃料成本最低可低到固體的1/200,優勢不言而喻。

而且,液體燃油的比沖(專業術語,類似于汽車每升燃油能跑多遠)更高,干同樣的事情燃料消耗更少,在長航程航天中,液體燃料的優勢不言而喻,這也是為什么早期民營固體火箭只是“探空”而無法入軌的原因之一。

另一方面,從可回收和可復用角度考慮,也只有液體火箭可以做到這一點,而可回收技術,則被視作未來實現衛星發射更低成本的重要路徑之一?,F在,國內一些研究火箭復用的企業,例如翎客航天還試圖采用AI技術在火箭回收到地面的幾米距離內(決定成?。?,快速實現推力和方向的調整,而這種“微操”顯然只有液體燃料能夠勝任。

現在看來,液體火箭似乎成了民營公司瞄準商業衛星發射市場更適合甚至是唯一的選擇。

全球優質企業中,液體火箭都是主流,國內民營航天企業在商業化道路上要解決關鍵的成本問題,盯住液體火箭產品幾乎是必經之路,可復用潛力還帶來更大的想象空間。

4、液體火箭已成了業內共識

民營企業幾乎在集體轉向液體火箭,都有自己的液體動力或者液體火箭規劃,只是表現形式各不形同,整理如圖(部分,來源:自制):


值得一提的是,盡管都是“液體燃料”,民營商業火箭公司的偏好也各有不同,其中,國內的藍箭、星際榮耀、九州云箭等公司在近期都公布了其液氧甲烷發動機的最新進展,國外的SpaceX、Blue Origin兩個商業航天巨頭也完成了液氧甲烷發動機的重要試驗工作。

而國內的深藍航天、星河動力以及SpaceX現役的梅林發動機都是運用液氧煤油作為推進劑。

無論是哪種液體燃料,毫無疑問,都是奔著商業化去的,已經有一些商業火箭公司跳過了固體火箭而直接專注于液體動力系統。提速自己主打產品的研制,創新、核心技術、產品適合商業發射市場已經成為業內共識。

然而,SpaceX的猛禽2009年立項,到2015年才研制成功。正如國家航天系統工作數十年、年逾80的航天技術專家黃志澄所言,“搞火箭是高投入、高風險、回報慢的行當,我國的民營火箭才剛剛起步……應該理性對待民營火箭的發射,現在處在萌芽狀態,才剛剛起步?!?/p>

民營航天不能一蹴而就,商業化的路徑可以看到但是還需要驗證,這是一個必須給予足夠耐心的產業。

【完】

智能相對論:AI新媒體,今日頭條青云計劃獲獎者TOP10,文章長期“霸占”鈦媒體熱門文章排行榜TOP10,著有《人工智能 十萬個為什么》,重點關注領域:AI+醫療、機器人、智能駕駛、AI+硬件、物聯網、AI+金融、AI+安全、AR/VR、開發者以及背后的芯片、算法、人機交互等。


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發布時間:2019-08-22 02:50:23

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編輯:密戲鄧龍

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