2019年中国商业航天发展形势展望

2019-05-22 03:08杨少鲜李宏伟
卫星应用 2019年4期
关键词:星座火箭航天

文 | 杨少鲜 李宏伟

中国电子信息产业发展研究院

2018年,民营商业航天发展迅速,零壹空间、星际荣耀、蓝箭空间相继实施发射,通信、导航、遥感卫星应用迈入“快车道”。展望2019年,全球商业航天竞争将更加激烈,我国商业航天发展政策环境有望得到进一步改善,下游卫星应用向上游火箭发射和星箭研制领域延伸拓展的趋势将延续。

一、对2019年形势的基本判断

1.全球商业航天上游竞争日趋激烈

2018年,从政府层面来看,美日等发达国家不断加强顶层筹划,推动商业航天发展。美国总统特朗普自2017年底签署“1号航天政策令”以来,又于2018年相继签署“2号航天政策令”《简化对太空商业化利用的监管》和“3号航天政策令”《国家太空交通管理政策》。其中《简化对太空商业化利用的监管》以最高行政当局的名义为商业航天发展提供了实质性支持,内容涉及简化商业发射与遥感监管规则、组建负责商业航天监管的“一站式服务”机构,对无线电频谱及出口管制政策进行评估等内容,并落实到了具体部门、给出了明确时间要求。日本内阁于2月宣布设立“商业航天投资选配平台”并发布相关运营规定,以促进民间力量参与日本航天建设发展。日本于11月出台了《宇宙活动法》,提出通过国家审查并达到一定标准的私营企业能够使用运载火箭发射人造卫星,为私企布局发展商业卫星提供了可能。从企业层面来看,全球商业航天蓬勃发展,成熟的商业火箭巨头继续拓展业务,新入局的火箭公司快步追赶。美国太空探索技术公司(SpaceX)发射21次,超过其2017年创下的年发射纪录[1]。SpaceX研制的新型火箭“猎鹰重型”(Falcon Heavy)首飞成功,一举打破了多项纪录。猎鹰9号火箭获得了NASA最高级别科学任务发射资质,为NASA带来了可能节省成本的新选项。初创公司火箭实验室(Rocket Lab)在新西兰的生产工厂正式投入使用,实现了电子号小型火箭首次商业发射,完成了E轮1.4亿美元融资,并将用于电子号火箭的生产。

预计2019年,全球商业火箭发射市场将延续激烈的竞争态势,发达国家借助商业力量拓展太空利益将成为趋势,美国总统特朗普将正式签署关于组建天军的“4号航天政策令”。SpaceX发射次数和服务范围将再创新高,Rocket Lab凭借碳纤维壳体、3D打印发动机、锂电池+电动机燃料泵等新技术的应用,将迅速提高火箭发射频率,其在小火箭市场的优势将逐步显现。维珍奥比特(Virgin Orbit)公司和矢量空间(Vector Space)公司等也将陆续实施发射。

2.我国商业航天发展要求逐步明晰

近年来,国家政府部门对商业航天发展越来越重视。2017年以来,国家国防科技工业局、国家航天局已多次组织召开商业航天座谈会,并深入蓝箭空间、星际荣耀和零壹空间等多家商业火箭企业开展调研,听取意见建议。在2018年“中国航天日”新闻发布会上,国家航天局发言人针对商业航天发展明确提出“鼓励有序”四字方针,“鼓励”即政府层面采取必要的措施支持商业航天工作,“有序”即鼓励社会企业、社会资本能够尽可能地投入到卫星应用产业,支持在符合国家总体规划下的卫星及地面设备研制方面的工作。

预计2019年,政府部门将围绕顶层规划引导、商业航天专项政策、卫星研制发射安全监管等方面加大力度,促进航天领域科技创新基地和设备设施资源等双向开放共享。其中,军地有关部门或将联合编制完成促进商业航天发展的指导意见,以鼓励支持、有序推进商业航天持续健康发展。

3.国家队将加快拓展商业航天业务

中国航天科技集团有限公司(简称航天科技集团)作为我国运载火箭唯一的生产供应商,凭借长期积累的技术和人才优势,瞄准微小卫星发射市场,加快研制微小型固体运载火箭捷龙号,为微小卫星的验证、星座组网和补网提供更加灵活、经济、迅速的渠道。随着商业航天兴起,中国航天科工集团有限公司(简称航天科工集团)依靠自身导弹工业基础成立航天科工火箭技术有限公司,迅速切入小型运载火箭研制序列,并提出了“五云一车”的商业航天工程,同时针对行云工程和虹云工程的实施专门组建了商业公司。目前,各项工程都已取得阶段性成果,其中火箭公司总装总调中心(一期)项目陆续完成施工建设,快舟火箭研制和发射再创佳绩,自2017年初快舟一号甲通用型固体运载火箭以“一箭三星”方式完成了商业第一单之后,2018年9月执行了第二次商业发射,将微厘空间一号试验卫星送入轨道。

预计2019年,两大国家队将继续在火箭发射服务,通信、导航、遥感卫星等优势领域开展商业实践探索。航天科技集团长征十一号火箭将首次实施海上发射,多种型号的长征系列新一代运载火箭有望向国内外用户提供全方位的商业发射服务,并探索根据不同用户需求提供专属定制、组团发射、搭载发射等服务。航天科工集团将通过增资扩股、引入战略投资者等方式,加快推动“五云一车”工程实施,并以更加积极的姿态,谋求与国外同行开展更广泛、更深度的合作,寻找新的增长点。

4.民营火箭公司商业发射持续活跃

我国民营商业火箭公司在2015年后大量涌现,九州云箭(北京)空间科技有限公司、北京灵动飞天动力科技有限公司(简称灵动飞天)等民营火箭公司相继注册。2018年,我国民营火箭公司开始崭露头角,亚轨道火箭发射活跃,同时也拉开了国家发射场为民营火箭公司提供发射服务的大幕。如星际荣耀和零壹空间分别于4月、5月完成了双曲线一号S和重庆两江之星首秀,9月两家公司相继在酒泉卫星发射中心进行了第二次亚轨道发射。10月,蓝箭空间在酒泉发射基地发射中国第一个可以入轨的民营运载火箭朱雀·南太湖号,但在发射的最后阶段,因火箭三级出现异常,未能将搭载的未来号卫星送入轨道。根据融资情况和实际业务,国内的民营火箭企业现阶段可划分为两大梯队,第一梯队是蓝箭空间、零壹空间和星际荣耀,第二梯队企业比较多,如灵动飞天、深圳市翎客航天技术有限公司等,虽已完成天使轮或A轮融资,但尚未发射过火箭。

预计2019年,蓝箭公司、星际荣耀、零壹空间等将继续尝试开展入轨发射,社会资本和地方政府仍将是投资主力。随着卫星发射市场需求规模扩大,或将会有更多民营火箭公司成立,火箭专业人才特别是液体火箭发动机人才这一战略性资源的重要性将更加突显。但是随着全球发射市场竞争日益激烈,民营火箭公司在发射价格方面短时间内难以有新的突破,这或将倒逼民营火箭公司寻求更多差异化需求和特色化路径,比如借鉴3D打印等新的生产方式或采用碳纤维等新材料。

5.通导遥卫星运营发展将亮点纷呈

2018年,通信卫星领域取得阶段突破。一是国内首个自主研发的卫星移动通信系统天通一号正式商用。中国电信于5月正式发布天通一号专用号段1740,并率先在青海省正式商用,目前已有29个省级公司完成网间数据制作工作[2]。同时,中国电信与中国移动签署了天通一号卫星移动通信系统网络互联互通补充协议,携手发力卫星移动通信领域。二是高通量卫星助力边远地区农村学校实现互联网教学。11月,“利用高通量宽带卫星实现学校(教学点)网络全覆盖试点项目”在四川凉山彝族自治州雷波县完成验收。该项目采用建设成本低、部署灵活快捷、易于维护的高通量宽带卫星传输技术,是补偿地面固网无法到达地区的有效技术方案,是实现2020年全国校校通网络的重要保障。三是“翔云”星座首发星嘉定一号成功发射,开启我国天基物联探测系统新篇章。

北斗三号基本系统星座部署圆满完成。2018年11月19日,我国以“一箭双星”方式成功发射第四十二、四十三颗北斗导航卫星,也是北斗三号系统第十八、十九颗组网卫星,标志着北斗三号基本系统星座部署圆满完成。包括“一带一路”国家和地区在内的世界各地,均可享受到北斗系统服务。

商业遥感卫星密集发射。2018年,吉林一号视频07、08星成功发射,与此前发射的8颗吉林一号卫星组网,为政府部门、行业用户等提供遥感数据和产品服务。珠海一号02组卫星发射,建成后将为全球农林牧渔、水土资源、环境保护、交通运输、智慧城市、现代金融等行业提供卫星大数据服务。高景一号03和04商业遥感卫星发射,由2颗0.5m分辨率的光学卫星组成,具有专业级的图像质量、高敏捷的机动性能、丰富的成像模式和高集成度的电子系统等技术特点。高分五号、六号陆续发射,将满足环境综合监测等方面的迫切需求和多种空间分辨率、多种光谱分辨率、多源遥感数据需求。

预计2019年,通导遥卫星应用将亮点纷呈,天通一号商用将在摸索中继续前进;北斗产业化发展、规模化应用将加速推进;遥感数据军地共享共用在国家政策规范引导下或将取得新突破。

二、需要关注的几个问题

1.商业航天发展缺乏明确管理机构和统筹设计

组织管理层面,我国航天存在多头管理的现象,商用航天无明确管理机构。规划引导方面,商业航天发展未被纳入总体规划进行统筹考虑。政策法规方面,缺乏专门规范商业航天活动的政策文件,在商业火箭研制、商业卫星发射、小卫星安全管理等方面存在政策盲区。

2.卫星星座计划出现重复建设的苗头

近年来,“国家队”和“民间队”竞相发布星座组网计划,主要包括卫星互联网星座、卫星物联网星座和卫星遥感星座三类,都不同程度地显现重复建设的趋势。卫星互联网星座,如航天科工集团的“虹云工程”、航天科技集团的鸿雁卫星星座通信系统、银河航天(北京)科技有限公司的低轨微纳卫星遥感星座计划等;卫星物联网星座,如航天科工集团的“行云工程”、上海欧科微航天科技有限公司的翔云星座计划等;卫星遥感星座,如长光卫星技术有限公司的吉林一号星座、北京航天世景信息技术有限公司的高景星座等。这些星座计划发射的卫星规模数量少则几十颗多则数百颗,同类项目在技术、功能等方面存在一些趋同现象。

3.融资水平不能支撑民营火箭公司发展壮大

商业航天特别是火箭研制与发射需要持续投入大量资金。典型代表企业SpaceX截至2018年底累计股权融资总额已经达到大约25亿美元[3],支撑其成为全球最为成熟的商业运载火箭公司。与之对比,我国绝大部分商业火箭公司处于种子天使轮、A轮的早期融资阶段,单轮融资规模小。除了航天科工火箭技术有限公司外,尚没有火箭公司累计融资金额突破10亿元人民币。截至2018年8月,处于第一梯队的零壹空间、星际荣耀、蓝箭空间三家民营火箭公司分别累计融资8亿元、6亿元、5亿元人民币,现有融资水平不能长期支撑这些公司完成系列火箭研制和发射,仍需要资本的持续注入。

4.清晰可持续的商业航天盈利模式缺乏

商业航天重在商业化运作,但从目前来看大多数商业航天机构并没有面向用户与市场的可行的商业模式,难以看到可持续发展的商业闭环。如民营运载火箭领域,目前来看发射价格不具竞争力,在现有基础上实现成本的大幅下降是一件很困难的事情,未来发展还需要找到差异化特色化的竞争路线。商业遥感卫星领域,在商业模式和市场销售上也不尽如人意。通信卫星领域,国内地面移动通信市场体量较大,处于起步阶段的天通一号短期内不具优势,规模化应用仍有较长的路要走,商业模式与运营方式也有待摸索。

5.航天基础资源军民共建共用有待加强

在我国当下,虽然多项政策文件都提到要推进空间基础设施军民共建共用,但是成效并不显著。现有发射场、发射塔架主要由军方掌握,传统航天测控系统权限也暂未全面放开,航天基础设施共用潜力亟待释放。同时,目前我国运载火箭发射场地与测控站主要靠国家拨资金解决其日常维护和管理的成本支出。这种模式不仅会给国家财政带来较大压力,也影响了我国航天基础资源的共享共用。

6.商业航天多个环节存在潜在安全风险

对于民营火箭公司,尚没有一套被主管部门、安全部门、军方和地方政府都认可的安全机制来约束,有些公司甚至在没有完全取得国家许可的情况下就开始工作。民营火箭公司的火箭发射,不仅暴露出我国商业发射管理上的缺位,而且也存在很多风险点。包括火箭研制生产过程中推进剂使用的安全监管是否到位,发射过程中商业测控服务行业监管是否到位、商业火箭子级残骸落点是否可控可跟踪并具备自毁处理能力,发射完成后,火箭能否实施末级钝化和离轨工作,是否会产生太空垃圾等,都存在一定风险。

三、应采取的对策建议

1.强化商业航天顶层统筹设计

一是组织管理方面,明确商业航天相关主管部门,建立常态化军地协调机制,解决现阶段商业发射、商业遥感等环节管理上的缺位和混乱,保证商业航天发展风险可控、快速顺畅发展。二是规划引导方面,着力加强规划计划衔接,在制定国家顶层航天发展规划时,将商业发射、商业卫星测控、卫星频率和轨道资源统筹、航天数据交换共享等纳入进来统筹考虑。三是政策法规方面,广泛征集意见,军地联合尽快出台推动商业航天发展的指导意见,明确规范有序推进商业航天发展的原则、责权利框架和方式等,重点发挥政府指导和引导作用。

2.鼓励航天基础资源军民共建共享

军地有关部门加强沟通,稳妥落实国家关于空间基础设施军民统筹建设的相关要求。一是盘活现有存量资产。选取国家某个发射场或发射工位开展商业租赁试点,允许在确保国家安全和保密的前提下,向具备资质的民营商业火箭公司提供发射服务,并由商业火箭公司承担所租发射场地改造、日常运行和管理的相关成本。试点推动国家投资的风洞、试车台、振动塔等大型设备设施向商业公司、民营企业开放。二是做好增量资产的共建共用。支持商业航天公司在符合国家总体规划下的卫星及地面设备研制,鼓励军民共建商业火箭发射基地及新测控能力。三是总结推广PPP经验模式。对0.5m分辨率遥感卫星计划后续运营采取的PPP方式进行经验总结,在更广范围加以推广。四是鼓励民营火箭公司创新采用飞机发射、海上发射等多种发射方式。

3.引导商业航天参与主体协同推进

商业航天管理部门通过政策引导保障、借助第三方力量等方式,推动形成政府引导、各司其职、军民协同、合力推进的商业航天发展格局。一是引导和鼓励国有航天企业与民营航天机构以股权为纽带建立商业航天联盟,加强行业自律,促进联盟内单位按照规则信息共享、设备共用、人才互通、经验交流等,协同推动3D打印、机器人、人工智能等新技术在商业航天领域的应用。二是通过政策引导社会企业、社会资本尽可能地投入到卫星应用产业,研发和销售面向消费者的卫星应用产品和增值服务。

4.培育具有核心竞争力的初创企业

率先扶持那些在结构、材料、算法、宇航电子系统等领域具有自主创新能力和核心竞争力的诚信企业。一是鼓励国企和民企共同申报国家重大科技项目,引导初创企业加强自主创新和协同创新。二是遵循商业航天高风险高投入的客观规律,针对具有核心竞争力的商业航天幼稚企业,建立容错纠错机制,给予一定成长空间。三是推动跨领域技术融合创新。发挥商业航天市场优势,加快培育形成一批专注于航天器制造、空间碎片清理、卫星自动化维修等领域的3D打印、机器人、人工智能等独角兽企业。

5.加强星箭研制和发射环节的安全管控

为避免商业航天潜在安全风险发生,商业航天主管部门要突出安全监管。一是加强航天政策文件宣贯力度,引导商业航天机构遵照国家法律、安全、监管规则和国际航天规则来发展商业航天。二是尝试通过建立许可证制度、构建信用体系和供应链安全管理体系等加强事前事后监管。首先,卫星火箭研制方面获得发射许可、科研生产许可的企业应遵守国家相关法律法规,不得使用国家及行业禁限用工艺,并按国家有关要求及时发布科研相关内容。其次,在商业发射过程中,要求商业火箭子级残骸落点应可控、可跟踪、可自毁处理,发射完成后火箭应具备实施末级钝化和离轨工作的能力。

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