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启辰观点

商业航天新纪元,中国按下“加速键”

发布日期:2024-03-25 13:52

最近,马斯克的星舰Starship第三次发射顺利升空了,从直播画面看,这次发射与前两次发射相比有了很大突破,星舰顺利完成入轨。


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国内有许多马斯克的超级粉丝欢呼了,我听说这个群体还有一个民间的称呼叫“马吹”!


坊间也有一种说法:“马斯克凭一己之力把中美在商业航天的差距从10年拉到了20年!”


今天,世界上真正的航天大国就两个,一个是美国,另一个就是中国,大家也经常把SpaceX和中国很多现在的商业航天企业做对比。


那么究竟我们的商业航天存在哪些差距,同时也具备哪些优势?同时我们投资布局的一些商业航天企业,有哪些好消息可以透漏,今天跟大家好好聊聊。

一、为什么是SpaceX?


如今,我们都知道大的东西和小的东西都很难制造,大的东西比如火箭、航母等,小的东西比如芯片等,制造能力的强大与否看的就是这些极端产品的制造能力。


确实,对比SpaceX的造火箭实力,我们的商业航天造火箭和发射火箭的能力稍逊一筹!


这背后有几个根本原因:


第一个,时间积累上的差距。


问大家一个问题,SpaceX是哪一年成立的?

答案:是2002年。


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(Space X成立于2002年,2006年首次发射,2008年第一次发射成功,2015年首次成功回收火箭,2018发射重型火箭,2021年开始准备星际旅行)


我们中国的民营商业航天是从哪一年开始的?

答案:是2014年。


2014年,中国国务院先后发布了《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》等指导性文件,让民营资本进入商业航天成为可能。随后社会上出现了多种航天企业,开始从事航天科技研制和试验。


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也就是在2015年、2016年开始,陆陆续续的中国的民营商业航天企业开始出现,比如天兵科技,蓝箭航天这两家企业都是在2015年6月份成立的,也是我们投资覆盖的企业。直到2018年,中国第一批民营航天企业各自完成首枚火箭发射之后,“中国商业航天元年”才宣告到来。


SpaceX已经发展20多年,中国商业航天才刚10年,甚至根据实际技术发展速度来看也才发展5-6年。时间上是一个客观的差距,必须面对现实。


其次就是马斯克这个人,他确实是一个超强的创新型企业家。


我们曾经采访过很多投资人和产业端的企业家,问得一个的问题就是:“您眼中颠覆式创新企业家是谁?


大概有80%的人答案是“马斯克” 。


马斯克一直坚持“第一性原理”,从事物的根源解决问题。


今天的商业航天就2个关键词:大运力、低成本


大运力考验的是发动机的设计,SpaceX的猛禽发动机确实做的很牛。而在低成本层面,马斯克也下了不少功夫。从创立之处,SpaceX一直不断地压缩成本,无论是精简发动机线路设计,火箭外壳不喷漆,制造厂房靠搭帐篷,来降低制造火箭的成本,甚至通过回收的方式,摊平后续的发射成本。


这里面插播一个小故事。


我们接触过一些中国商业航天的团队,听说了这样一个故事。有一个商业航天专家早年在美国的时候,他们所在的公司是给航天公司设计和提供底层发射系统。当时马斯克刚刚成立SpaceX,就找到当时那位专家所在的公司,想要采购发射系统。当时的报价大概是几十万美金,而且据这位专家说,他们为了拿下马斯克的订单,已经打了折扣。可能给别人都是一两百万美金,给马斯克报价几十万美金也算是支持他创业,同时也想拿下马斯克这个标杆客户。


结果马斯克一看这个价格就说,太贵了,买不起。然后他们就问马斯克,他觉得多少价位合适?马斯克报出一个地板价,几万美金。这肯定没法接受,后来这个单子就没成。但是几年之后,据我们那个专家讲,后来马斯克的SpaceX自己研发了一套火箭发射的操作系统,而且成本就几万美金,还可以商业化,给别的商业航天公司使用。这个背后就反映出马斯克这个人非常核心的战略能力和商业能力,不断压缩成本,把钱花在刀刃上。


其实SpaceX能够发展到今天,也离不开另外一股力量。


二、SpaceX其实是“假民营企业”


提到民营商业航天,我还想说明一点,看似SpaceX是一家民营的商业航天公司,承接了NASA的货运订单,自己闷着头搞研发。其实背后多多少少都有着美国政府,军方,尤其是NASA的影子存在。


可以这么说,SpaceX从来就不是一家纯粹的私人航天公司。


SpaceX公司最成功的火箭,并非如今的星舰,而是猎鹰9号。迄今为止,它已经进行了219次发射,仅失败2次,超过这个世界上绝大部分国家,并成功实现187次回收,独步全球。


但是其实SpaceX和猎鹰9的成功,并非万丈高楼平地起的,而是站在NASA的肩膀上。


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左边是战神一号,右边是早期的猎鹰9


猎鹰9火箭的技术来自美国上一次重返月球的“星座计划”。


该计划于2005年启动,投了巨资来开发一种新的航天器以及新的运载火箭,最终目标是到2020年将美国宇航员重新送上月球。很显然这个计划因为各种原因搁浅了。


但是“星座计划”却启动了一次“分家”,“战神”火箭和“猎户座”飞船等项目归了马斯克的SpaceX,所以才有了猎鹰9和龙飞船,而另一部分则给了贝索斯的蓝色起源公司。


据统计,2006年至2018年,SpaceX从NASA和美国军方得到的项目订单高达80亿美元,是整个公司营收的主要来源。截至2021年,SpaceX共获得政府支持经费151.7亿美元,占总经费62%,其中NASA投资超过50亿美元,这几乎是中国载人航天工程自1992年至2013年间的总投资。


商业航天需要的不仅仅是资金,更需要人才的技术的支持。


NASA曾通过直接派驻技术人员和专利转让等方式帮助其发展和验证关键技术。例如,NASA帮助SpaceX公司开发了新的粘接材料,解决了“猎鹰”9一级火箭外壳上防热层因低温而脱落的难题,为其实现火箭重复使用目标提供了关键的技术支持。


所以,SpaceX在美国举国体制和自然市场环境下的商业航天的产物。


三、一代材料,一代产业


中美在商业航天其实有一些差距,大家可能表面上是看不见的。


我曾经在视频号录过一期视频——“一代材料,一代产业”,航天是一个非常巨大的新兴产业,很多底层材料的研发,实际上是支撑了这个产业快速成长和发展的一个底座。


中美在材料领域的差距,某种意义上也影响了商业航天这些产业发展的差距。


大家是否还记得《流浪地球2》高达九万公里的太空天梯,还有《三体》里面的古筝计划,其实背后是汪淼博士研发的“纳米材料”的功劳。


可以说是没有汪淼博士,就没有纳米材料。没有纳米材料,就没有太空天梯,就没有后续的三体故事。


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《流浪地球2》太空电梯

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最接近太空电梯缆绳所要求的材料就是碳纳米管


坊间有一个观点:中美材料学的差距接近50年。


从19世纪末到20世纪初,早期的材料学研究主要集中在美国和欧洲,而中国的材料学发展相对滞后,直到20世纪中叶才开始追赶。


而目前,全球新材料市场的竞争格局对我们来说并不算有利。


在新材料领域,只有两个梯队。


第一梯队,成员是美国、日本,以及德国、法国等欧洲国家。这些国家的科研基础极其深厚,甚至在冷战时期就已经开始进行新材料的研究了。


第二梯队,成员则是中国、俄罗斯和韩国。目前仍然处于“跟跑+追赶”的状态,尽管第二梯队在某些领域有非常领先的成果,但整体来看,不论是先进程度还是研究覆盖面都不如第一梯队的玩家。


不得不承认,在先进材料领域,中国还有很大的差距。


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而航天材料,除了具备一般工程材料性能外,还要满足一堆“高”要求,比如:轻质、高强度、高刚度、耐高温、耐低温、抗辐射、抗微重力等。这些“高”要求对于航天器的设计和制造至关重要,直接影响着航天器的性能和使用寿命。


加上材料学本就是基础应用型学科,“弯道超车”的战术在这种情况下是走不通的,它的突破就在于不断地砸钱试错,才能试出来。


我们再仔细看看上面这张图,其他国家布局哪些材料,就能看出来哪些材料是未来发挥重要作用的“新材料”了,大概围绕在先进金属、半导体材料、碳纤维、石墨烯等领域进行布局。


四、商业航天新纪元,中国按下“加速键”


就像前面提到的2018年,中国第一批民营航天企业各自完成首枚火箭发射之后,“中国商业航天元年”到来,后续中国民营商业航天就用了5年多的时间,已经开始有多个突破!


而我们在航空航天领域里面提前几年做了非常好的布局,也非常幸运能够投入几家非常优秀的公司,比如天兵科技,蓝箭航天,以及一家做整流罩的企业,而且值得骄傲的是,他们已经完成了好几个第一!


首先我们率先打破了私营航天入轨的“魔咒”


什么是私营航天入轨的“魔咒”?


自2002年第一家私营航天公司成立至今,到2023年3月23日,美国相对论航天公司(Relativity Space)的人族1号的发射任务失利,近20年来全球连续第8家首款液体火箭的首飞均告失败,在此之前的SpaceX(太空探索)、Rocket Lab(火箭试验室)、Virgin Orbit(维珍银河)、Astra Space(群星公司)、ABL、蓝箭航天(Landspace)均记录在魔咒榜单上


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天兵科技“天龙2号”成功升空


2023年4月,天兵科技成功打破了私营航天入轨的“魔咒”,其“天龙2号”首飞即取得成功,并将“爱太空科学号”遥感卫星送入太阳同步轨道。


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可以看出,与众多中国私营航天企业不同的是,美国私营航天企业清一色的选择了液体火箭作为公司首款型号,天龙二号是中国私营航天中首款以液体作为企业初研型号的运载火箭。


作为企业初研型号,美国清一色的以箭体直径不超过2.2米、起飞重量不超过55吨的小型液体火箭作为起步,中国的天兵科技则以中型液体火箭作为研制起点,可谓难上加难。


天龙二号从公司创立到首飞历时四年时间,惊人研制速度的背后是对首飞成功的更高挑战。

第二,我们实现了全球首枚液氧甲烷火箭成功入轨


2023年7月,蓝箭航天的“朱雀2号”成为全球首个成功入轨的甲烷火箭。这不仅是全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭,也是国内民营商业航天企业首款基于自主研制的“天鹊”系列甲烷发动机,实现成功入轨的运载火箭,填补了国内液氧甲烷火箭的技术空白。


为什么是液氧甲烷?


液氧甲烷中的甲烷就是我们日常生活中所使用的天然气,甲烷这种燃料易于开采、技术成熟,因此,相对于液氢、煤油等火箭燃料来说,液氧甲烷有着极致的性价比,可以用最低的价格,享受高于液氧煤油的比冲服务,还有我们完善的液化天然气行业“撑腰”,不用担心存储的问题,而且液氧甲烷几乎没有积碳问题,大大增加了修复保养的便利。


液氧甲烷运载火箭可以说是航天领域的新宠,SpaceX开发的新型号星舰就选用的是这一种液体发动机。


但是,液氧甲烷发动机的技术突破在此之前尚无成功入轨的案例。


2023年3月,采用了液氧甲烷发动机的美国相对论空间公司的人族1号火箭就发射失利;紧接着在4月20日,同样采用液氧甲烷燃料的SpaceX重型星舰,发射时间刚过4分钟就发生爆炸。


蓝箭航天只能够从一次又一次的失败中推算错在哪里进行改进。之前朱雀二号在首次飞行试验任务中,火箭一级、二级主机均飞行正常,但在二级游机出现了突发性的异常关机,最终致使发射任务失利。蓝箭航天为此专门成立专项工作组,在不到三个月时间就实现了朱雀二号遥一运载火箭飞行故障归零。


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蓝箭航天“朱雀二号”火箭成功发射瞬间


伴随着朱雀二号的成功发射,星舰没创造的历史,被中国拿下了。


我还想特别讲讲一家做整流罩的企业。


马斯克一直在干的一件事,就是回收火箭,节约成本,但是大家可能不知道,马斯克不仅要回收火箭,甚至连火箭的整流罩也要收回来,重复使用。


每次发射结束,马斯克都要派一艘船去收集整流罩,而我们通过组合基金布局的一家国产的生产整流罩的公司,它的生产成本是马斯克的1/15~1/16,在这个角度,我们是可以做到全球领先的。


我们有时候会半开玩笑说:“马斯克要知道咱们这个技术,他可能会更节省成本,有可能星舰的发射速度也会越来越快。我们经常打比方,原来美国西部淘金,很赚钱的不一定是淘金的人,而是很多是卖铲子的人,而这家生产整流罩的公司就是那个“卖铲子”的公司。同时我们围绕着整个商业航天的产业链,孵化了很多有意思的公司,包括有一家是围绕地方文旅建设的航天IP公司。


最后,透漏一个小秘密,大家都很关注马斯克的可回收火箭,媒体包括我们很多朋友也在问:中国的可回收火箭什么时候能够成功?”

 

我可以透露一下,大概在明年年底之前,我们能够看到中国的可回收火箭成功的回收。


五、客观差距20年,追赶用不了20年!


今天行业里面的人,包括很多专业的媒体,也都在讲我们跟美国商业航天的差距,可能有20年到30年。


客观的说,我们确实有一定的差距,但是也不用气馁。就像我们中国过去很多产业发展在改革开放初期,我们跟国外很多产业的差距可能不止20年、30年,但是我们用很快的速度能够追赶上去,这背后有很多中国自己的优势。


现在已经由过去美苏航天争霸的“传统”被美国单方面强迫性地过渡到了中国,但我国已经用几十年的实际行动告诉美国,美国想独霸,这是不可能的。


首先我们也有自己擅长的地方,就好比说我国航天拥有完整的航天系统,已经涉及了运载火箭、空间站、月球、卫星等多个领域。


而且就在3月20日,鹊桥二号中继星也成功发射升空,作为探月工程四期任务实施的关键一环,鹊桥二号中继星将架设地球和月球之间的新“鹊桥,更好的观察月球背面。


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探月四期工程大幕再启

鹊桥二号中继星将建地月新“鹊桥”


并且在2024年的全国两会上,政府工作报告提出“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”,这也是商业航天首次被写入政府工作报告。


今天中国在商业航天领域里面,虽然有一定的客观差距,但今天就是中美之间的角逐,不仅仅是商业航天,甚至上升到太空战略层面,但是我们缩短差距的时间有可能比我们想象的要快很多。


虽然差距有20、30年

但是我们不一定要用20-30年时间来追赶!


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