馬斯克要發(fā)4.2萬(wàn)顆衛星 為何中國版“星鏈”迫在眉睫

發(fā)布時(shí)間:2020-3-16 13:06    發(fā)布者:eechina
  文/經(jīng)緯創(chuàng )投主頁(yè)君

  來(lái)源:經(jīng)緯創(chuàng )投(ID:matrixpartnerschina)

  在疫情肆虐的2月,大部分人都待在家里或是遠程辦公,中國西昌衛星發(fā)射中心卻一直在保持工作。3月9日長(cháng)征三號運載火箭成功發(fā)射北斗三號GEO-2衛星,這使北斗三號衛星導航系統全球組網(wǎng)只差最后一步,最后一顆衛星將于今年5月發(fā)射。

  北斗全球組網(wǎng)是2020年的一件大事。本質(zhì)上來(lái)說(shuō),北斗作為廣播式衛星導航系統,從技術(shù)上全人類(lèi)有一套就可以,目前美國已有GPS,但基于“美國有的我們也得有”,所以即使有了GPS,北斗也依然要盡快完成全球組網(wǎng)。

  隨著(zhù)兩個(gè)大國之間的角力——大國競爭時(shí),航天永遠是非常重要的一環(huán),所以下一步業(yè)界判斷,“星鏈(Starlink)”的競爭也會(huì )同樣被擺上議程。

  用最簡(jiǎn)單的話(huà)來(lái)介紹星鏈(或者說(shuō)“天基互聯(lián)網(wǎng)”)——在太空地球低軌上,通過(guò)一個(gè)由大量衛星相互連接而組成的星座,來(lái)為全球提供5G級別的高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

  為什么星鏈在2020年特別重要?因為它不僅僅是構想,而是美國今年就要實(shí)現了。


覆蓋全球的低軌衛星群構想


  伊隆·馬斯克(Elon Musk)的SpaceX,是全球最大的民營(yíng)火箭發(fā)射和衛星公司,它將在今年密集發(fā)射星鏈(Starlink)衛星,并開(kāi)始為北美地區提供互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)服務(wù),如果星鏈計劃成功,這將給全球互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)一個(gè)很大的變化。



  2018年2月,馬斯克用“重型獵鷹”把一輛特斯拉Roadster跑車(chē)發(fā)射進(jìn)太空,奔向火星軌道。


特斯拉Roadster升入太空后看地球,當然宇航員是模型


  SpaceX計劃向地球低軌發(fā)射4.2萬(wàn)顆衛星(1.2萬(wàn)顆已獲批準,3萬(wàn)顆已提交申請),其中前800顆將滿(mǎn)足美國、加拿大等國家的天基互聯(lián)網(wǎng)需求,這將在今年實(shí)現。

  SpaceX星鏈計劃的迅速進(jìn)展給中國帶來(lái)了空前壓力。因為地球低軌的軌道、頻率資源是有限的,國際衛星界遵循“先占先得”的理念,但因為星鏈計劃衛星數量龐大,跟以前的地球靜止軌道衛星概念不同,星鏈對于低軌的占據幾乎是“先占永得”。

  軌道資源稀缺正使得低軌太空變得劍拔弩張。SpaceX已經(jīng)向太空發(fā)射了302顆衛星,在2019年與法國的一顆衛星相遇,但SpaceX為了保住軌道資源,采取了“不避讓”原則,最終逼得法國衛星主動(dòng)避讓。

  中國星鏈必須加速建設才能趕上SpaceX的步伐。參考美國的發(fā)展經(jīng)驗,民營(yíng)公司在商業(yè)航天中扮演了重要角色,SpaceX的星鏈計劃之所以能夠實(shí)現,在于它打破了壟斷,接受了大量美國宇航局(NASA)和美國軍方的訂單,并且研發(fā)出低成本的可回收火箭,大大降低了發(fā)射成本。

  在衛星的研發(fā)和制造方面,SpaceX也有一系列創(chuàng )新,使衛星成本降到每顆80萬(wàn)美元以下,且能夠日產(chǎn)6顆,這在體制內是很難實(shí)現的。

  引入更多民營(yíng)商業(yè)航天公司是大勢所趨。當中國版星鏈加速發(fā)展時(shí),也意味著(zhù)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈的各種投資機會(huì )。

  Key-Takeaways:

  SpaceX的星鏈計劃將在今年初步實(shí)現,給美國、加拿大提供天基互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),這種互聯(lián)網(wǎng)速度更快、延遲更低,并且能覆蓋全球各個(gè)角落;

  SpaceX在2013年打破壟斷,在技術(shù)和商業(yè)模式上均有顛覆性創(chuàng )新,可回收火箭大大降低了發(fā)射成本,美國也在近年來(lái)大力扶持民營(yíng)火箭公司,這是美國發(fā)展較快的重要因素;

  星鏈所用的地球低軌軌道,是非常稀缺的戰略資源,并且基于星鏈特性“先占永得”,這對后發(fā)國家非常不友好;

  星鏈并不會(huì )代替5G,而是“天地共建”,首先覆蓋不易接入地基互聯(lián)網(wǎng)的區域,本質(zhì)上是6G的組成部分;

  對于重要的太空基礎設施,“美國有的我們也要有”,中國版星鏈計劃今年將快速啟動(dòng),帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈,未來(lái)3-5年將迎來(lái)重要紅利期;

  在我國的民營(yíng)火箭領(lǐng)域,星際榮耀等火箭的研發(fā)進(jìn)度相對領(lǐng)先,衛星和下游應用是未來(lái)潛在的投資方向。

  1

  星鏈是什么?

  通過(guò)衛星上網(wǎng)并不是新鮮事,傳統衛星公司已經(jīng)通過(guò)這一方法,來(lái)使那些沒(méi)有光纖連接的偏遠地區聯(lián)網(wǎng),但因為費用昂貴,更針對企業(yè)客戶(hù)。全球仍有約49%的家庭未接入互聯(lián)網(wǎng),如果這些人都可以通過(guò)星鏈廉價(jià)上網(wǎng),這是巨大的市場(chǎng)增量。

  傳統衛星互聯(lián)網(wǎng)非常昂貴,并且延遲很長(cháng)。這是因為傳統衛星離地球很遠,他們處于地球的靜止軌道上運行(36000公里),太遠的距離增加了網(wǎng)絡(luò )的總延遲。

  星鏈計劃是在地球的近地軌道運行,即地球表面以上的180-2000公里,這將減少傳輸延遲,所以速度比傳統衛星快20倍。另外光在玻璃中傳播會(huì )有所減速,所以星鏈的傳輸速度比光纖更快。


星鏈所在的地球低軌軌道,與傳統衛星所在的地球靜止軌道


  對于廣播電視來(lái)說(shuō)這種延遲無(wú)關(guān)緊要,對于電話(huà)來(lái)說(shuō)可能有點(diǎn)作用,但對于金融業(yè)例如高頻交易,或是一些醫療和技術(shù)應用場(chǎng)景,速度至關(guān)重要。

  這個(gè)計劃的缺點(diǎn)是,因為離地球更近,要想覆蓋同樣面積,需要更多衛星。例如SpaceX瘋狂的星鏈計劃,預計向太空發(fā)射4.2萬(wàn)顆衛星。自人類(lèi)有能力向太空發(fā)射物體開(kāi)始,目前有接近9000個(gè)物體被發(fā)射到地球軌道上,但星鏈計劃將是全人類(lèi)已有發(fā)射量的5倍。


因為軌道更低,要想覆蓋同樣面積需要更多衛星


  大部分星鏈是為了那些偏遠地區,比如沙漠、海島和山區提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),是地面互聯(lián)網(wǎng)的重要補充。但SpaceX設計出了低成本的可回收火箭和量產(chǎn)衛星,使得覆蓋全球成為現實(shí),這是一個(gè)極為重要的改變,可能會(huì )帶來(lái)生產(chǎn)力躍升。

  2

  星鏈能成功嗎?它將在今年實(shí)現?

  決定星鏈能否成功,主要有三個(gè)核心點(diǎn):1、火箭發(fā)射的成本和運力;2、衛星的成本和壽命;3、市場(chǎng)需求。

  SpaceX也是站在前人的肩膀上。90年代,發(fā)射衛星去地球靜止軌道,然后通過(guò)衛星建立互聯(lián)網(wǎng)連接的想法非常流行,在2000年互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅前達到頂峰,Teledesic、銥星和Globalstar這三家公司將數百億美元投入其中。

  雖然在技術(shù)上可行,但因為火箭發(fā)射和衛星制造都非常昂貴,并且當時(shí)市場(chǎng)的互聯(lián)網(wǎng)需求并不大,導致商業(yè)化失敗,最終這一熱潮以Teledesic崩潰告終。銥星公司也以極低的價(jià)格變賣(mài),雖然存活了下來(lái),但是以衛星電話(huà)服務(wù)提供商,而不是高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商存活。

  馬斯克成立SpaceX之初,要達到的目的就是“將發(fā)射費用降低到商業(yè)航天發(fā)射市場(chǎng)的1/10”。并且隨著(zhù)衛星硬件成本降低,體積也大大縮小,這種低軌衛星可能只有200公斤,成本為數十萬(wàn)美元,而原來(lái)的地球靜止軌道衛星,往往幾噸重,造價(jià)幾億美元。

  另一方面,全球對高速互聯(lián)網(wǎng)的需求都在增長(cháng),因此向地球上的任何地點(diǎn)提供高速數據,是一項越來(lái)越有價(jià)值的業(yè)務(wù)。馬斯克估計星鏈能帶來(lái)每年300億美元的收入。摩根士丹利(Morgan Stanley)分析師Adam Jonas預計,太空產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規模到2040年將達到1.1萬(wàn)億美元,主要集中在互聯(lián)網(wǎng)寬帶上,不包括旅游業(yè)。瑞銀(UBS)則預測這一市場(chǎng)在2030年到達8050億美元。

  在美國,如果你想發(fā)射衛星,只需要向美國聯(lián)邦通訊委員會(huì )(FCC)申請即可。FCC從2018年3月開(kāi)始不再向國際電信聯(lián)盟(ITU)報備和申請,這是基于特朗普在當時(shí)簽署的《美國國家太空戰略法案》,也是體現American First理念的一部法案,從此美國實(shí)際上退出了1967年的國際太空公約。

  馬斯克的SpaceX不是唯一有野心的公司。美國OneWeb、貝索斯的亞馬遜與藍色起源,以及加拿大衛星公司Telesat都在計劃著(zhù)自己的星鏈系統,而各個(gè)產(chǎn)業(yè)巨頭也在背后深度布局。

  OneWeb吸納了軟銀、高通、維珍銀河、可口可樂(lè )、空中客車(chē)等巨頭的投資;SpaceX除了馬斯克自己的投資外,還吸納了Google、FoundersFund等外部投資。

  由此可見(jiàn),這一領(lǐng)域已經(jīng)匯聚了互聯(lián)網(wǎng)巨頭、通信巨頭、運營(yíng)商巨頭、產(chǎn)業(yè)巨頭等各方力量,火箭和衛星公司們吸納了這么多投資,他們的計劃進(jìn)展如何?

  SpaceX無(wú)疑是最快的,它將在今年為北美提供太空互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。根據知名的業(yè)內公號“小火箭”邢強博士的預測,SpaceX第一批申請的12000顆衛星,將分三步實(shí)施:第一步用1600顆衛星完成初步覆蓋。其中前800顆衛星用來(lái)滿(mǎn)足美國、加拿大等國的需求,這將在2020年實(shí)現。第二步用2825顆衛星完成全球組網(wǎng),第三步用7518顆衛星組成更為激進(jìn)的低軌星座。

  按小火箭的統計數據,目前世界各國的在軌運營(yíng)衛星,共有1742顆,SpaceX的星鏈計劃如果完成部署,其新入軌的衛星總數會(huì )是目前的近7倍。馬斯克說(shuō),星鏈至少可以為全球2-4億人提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。



  緊隨SpaceX步伐的是OneWeb,它的星鏈規模較小,但提出的時(shí)間更早,OneWeb的理念是連接那些還未連接互聯(lián)網(wǎng)的人。在2019年早些時(shí)候,OneWeb發(fā)射了6顆衛星,它還與空中客車(chē)合資成立了一家公司,并建立了一條供應鏈來(lái)生產(chǎn)衛星,批量生產(chǎn)將降低衛星的制造成本。

  OneWeb在2016年準備用720顆衛星實(shí)現低軌覆蓋,但在2020年1月又追加了1260顆的申請,這些將在2021年之前完成第一階段部署。OneWeb的計劃是先對發(fā)達國家地面網(wǎng)絡(luò )未覆蓋的中小型企業(yè)開(kāi)展B2B衛星通信服務(wù),之后再對偏遠地區提供服務(wù)。不過(guò)OneWeb沒(méi)有發(fā)射火箭的能力,需要采購其他公司的服務(wù)。

  亞馬遜提出了自己的星鏈計劃Kuiper項目,但至今還未發(fā)射任何衛星,而且處于早期研發(fā)階段,亞馬遜計劃發(fā)射3236顆近地軌道衛星。

  不過(guò)亞馬遜在地面基礎設施方面領(lǐng)先一步,因為這些衛星還不能直連手機,需要在地面設有簡(jiǎn)易站點(diǎn),亞馬遜AWS還推出了將衛星與云計算連接起來(lái)的新業(yè)務(wù)。另外亞馬遜創(chuàng )始人貝索斯也是狂熱的火箭與太空探索愛(ài)好者,他投資了藍色起源Blue Origin。



  為什么說(shuō)星鏈是未來(lái)太空的基礎設施?除了為地球提供服務(wù)外,星鏈還有更深遠的目標,如果人類(lèi)要在月球或是火星建立基地,就需要星鏈作為深空網(wǎng)絡(luò )的基礎,為航天器提供網(wǎng)絡(luò )連接。

  3

  為什么說(shuō)中國盡早發(fā)射星鏈衛星迫在眉睫?

  2019年5月24日,SpaceX成功發(fā)射了“一箭60星”,即一枚火箭一次搭載60顆衛星上天,這是很多人沒(méi)有預料到的。因為按照傳統工程經(jīng)驗,要想運載60顆衛星,火箭內部用來(lái)固定衛星的柱子就需要5噸重,所以很多人預測一次性最多發(fā)射25星。

  但沒(méi)想到SpaceX利用堆疊的方式實(shí)現了“一箭60星”,這意味著(zhù)SpaceX部署衛星的進(jìn)程將大大超出預期。

  “一箭60星”是什么概念?光這60顆衛星的發(fā)射質(zhì)量,就已經(jīng)達到了13.62噸,而中國長(cháng)征7號火箭發(fā)射過(guò)的最大載重,是13.5噸。

  而早在2010年6月,SpaceX就成功發(fā)射了自己的重型火箭獵鷹9號,這也是他們能實(shí)現“一箭60星”的基礎。


“一箭60星”在火箭內排列


衛星進(jìn)入太空后準備散開(kāi)

  為什么SpaceX發(fā)展太快我們會(huì )著(zhù)急呢?因為相比于原來(lái)的地球靜止軌道,星鏈所在的近地軌道,軌道資源更加“緊張”。

  衛星的軌道、頻段是一種戰略資源,它是有限的,而且有優(yōu)劣之分,不同頻段傳播損耗不同。國際上,衛星頻率和軌道資源主要是“先占先得”的搶占方式,因此發(fā)達國家率先發(fā)射衛星,優(yōu)先使用,優(yōu)質(zhì)軌道和頻率頗為擁擠。

  但地球靜止軌道有一個(gè)重要特點(diǎn),衛星是以單顆存在的。當一顆衛星10-15年的壽命結束,就會(huì )抬高200多公里,進(jìn)入一個(gè)“墳墓軌道”,原來(lái)的位置就讓出來(lái)了。然后再按照“按需分配”的原則,分配給那些有需要的國家,比如今年埃及、兩年前孟加拉國都可以獲得軌道資源。所以后發(fā)國家不要緊,大不了多等10年。

  但低軌衛星的不同點(diǎn)在于,它是成千上萬(wàn)顆小衛星組成的網(wǎng)絡(luò ),不會(huì )一次性壽命終止。當一小部分衛星損壞或壽命結束,會(huì )發(fā)射新衛星補網(wǎng),而不是把整個(gè)軌道資源讓出來(lái)。這就是“先占永得”,后發(fā)國家將十分被動(dòng)。


星鏈所在的低軌資源十分重要


  在地球低軌300km-1000km的軌道高度上,美國的SpaceX與OneWeb等公司達成共識,認為在保證星鏈安全的前提下,大概能容納5萬(wàn)顆衛星,小火箭的邢強博士也同意該數字。

  SpaceX在1.2萬(wàn)顆的基礎上,立即又補申請了3萬(wàn)顆,總共規劃數量變成了4.2萬(wàn)顆。加上OneWeb和亞馬遜申請的4000多顆,總數目卡在5萬(wàn)顆。這意味著(zhù)留給后發(fā)國家的空間越來(lái)越狹小,軌道資源將成為一個(gè)重要門(mén)檻。

  對于中國來(lái)說(shuō),這個(gè)局怎么破?我們是不是要參考美國的經(jīng)驗,大力扶持民營(yíng)力量,還是把所有壓力都給國家的長(cháng)征或者快舟系列火箭?這個(gè)運力足夠嗎?

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  SpaceX的星鏈計劃為什么能夠實(shí)現?

  SpaceX顛覆了什么?

  SpaceX成立于2002年,是一家“很老”的公司,由特斯拉創(chuàng )始人埃隆·馬斯克(Elon Musk)創(chuàng )建。馬斯克極富有冒險精神,他認為美國航天機構深受官僚主義束縛,造成航天發(fā)射費用居高不下。

  SpaceX成立之初的目標就是,把航天發(fā)射的成本降到美國政府經(jīng)營(yíng)所需費用的十分之一,以及將太空運送物資和人員的風(fēng)險也同步減少至以往的十分之一。

  在SpaceX成立初期,國際火箭發(fā)射市場(chǎng)主要由美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA,波音與洛馬合資設立的企業(yè))與法國阿里安(Arianespace)所壟斷,單次軌道發(fā)射的價(jià)格高達2.2億美金。SpaceX在2010年首次成功發(fā)射Falcon 9(獵鷹)火箭,以阿里安發(fā)射報價(jià)的三分之一進(jìn)入商業(yè)火箭市場(chǎng),一舉打破壟斷。


譜全球主流運載火箭圖譜


  SpaceX的明星技術(shù)是(一級)火箭可回收。運載火箭的主要成本構成為三大部分:發(fā)動(dòng)機、結構、電子設備,特別是一級火箭發(fā)動(dòng)機,其成本占一級火箭總成本的一半以上,燃料成本僅占2%,如果能夠回收火箭,發(fā)動(dòng)機和電子設備可以復用,發(fā)射成本將大大降低。



  可回收火箭的技術(shù)發(fā)展可以追溯到1972年,這項技術(shù)比NASA的航天飛機回收更難,因為航天飛機的返回是利用氣動(dòng)力,垂直起飛水平著(zhù)陸,但可回收火箭是垂直降落。這項技術(shù)前蘇聯(lián)也有大量研究,但真正的工程化實(shí)現,是SpaceX完成了。


火箭發(fā)射-回收軌跡延時(shí)攝影


  之前的巨頭例如波音、洛馬,之所以沒(méi)有選擇這條技術(shù)路線(xiàn),主要因為大集團求穩,缺乏工程師的試錯、迭代文化,最終還是被民營(yíng)的SpaceX做出來(lái)了。NASA曾在2011年的一份報告中指出,同樣一枚獵鷹9號運載火箭,如果由NASA研發(fā)的話(huà),最少要用13億美元,而更加商業(yè)化的SpaceX只需4.4億美元。

  根據美國聯(lián)邦航空局(FAA)統計,SpaceX在全球商業(yè)火箭發(fā)射市場(chǎng)的市占率,從2013年的13%,上升到2018年的52%。SpaceX的估值也一路飆升,從2015年的101億美元上升到2019年的333億美元。本月SpaceX可能交割新一輪5億美元的融資,估值為360億美元。





  除了技術(shù)創(chuàng )新外,SpaceX組織模式和商業(yè)模式上也有重要創(chuàng )新。運載火箭的研制流程可分為總體設計、分系統研制(包括箭體結構、發(fā)動(dòng)機、電子設備、導航系統等)、分系統驗收、總裝集成與測試四個(gè)階段。

  SpaceX改變了傳統航天企業(yè)將分系統研制部分外包出去的做法,轉而獨自承擔絕大多數火箭和飛船的設計、研發(fā)和生產(chǎn)的關(guān)鍵核心工作,通過(guò)一體化生產(chǎn)模式,降低了很多成本。

  星際榮耀創(chuàng )始人彭小波認為,原來(lái)的巨頭波音、洛馬,他們都是一個(gè)想法:抓住產(chǎn)業(yè)鏈的兩頭(總體設計、總裝總測),中間盡量外包解決,這是因為中間環(huán)節的技術(shù)通用性較高,可能在航空等領(lǐng)域也有應用,但兩頭的總設和總裝總測僅針對火箭。交出去可以節省自己的固定資產(chǎn)和人員投入,但也相應損失了利潤。

  “SpaceX做這種革新冒了一定風(fēng)險!迸硇〔ㄕf(shuō),SpaceX甚至還在銷(xiāo)售模式上做了創(chuàng )新,它提前預售,再發(fā)射排期,就像房地產(chǎn)行業(yè)買(mǎi)期房那樣。



  SpaceX之所以能這么創(chuàng )新,與創(chuàng )始人馬斯克充滿(mǎn)冒險精神的個(gè)性、公司工程師文化密不可分。只有民營(yíng)公司,對成本更加介意,才會(huì )從源頭上去思考如何是真正的提高效率,比如用什么化學(xué)燃料來(lái)節省電推進(jìn)系統的成本。SpaceX對失敗的容忍度,是波音、洛馬,包括中國大部分公司目前都做不到的,這使SpaceX做了一系列大膽嘗試,當然也炸了不少火箭。

  “一些人質(zhì)疑SpaceX收到了NASA的大量技術(shù),但其實(shí)這種說(shuō)法是很外行的!毙蠌娬f(shuō),對于美國工程師來(lái)說(shuō)NASA的很多技術(shù)都是公開(kāi)的,NASA沒(méi)有給SpaceX提供太多獨享技術(shù),最大的幫助就是在SpaceX快沒(méi)錢(qián)的時(shí)候,給了16億美元的貨運訂單。

  “民營(yíng)公司一定要走不一樣的道路,如果你去開(kāi)發(fā)跟國家隊一樣的產(chǎn)品死磕沒(méi)有意義!鄙虡I(yè)小衛星服務(wù)商天儀研究院創(chuàng )始人楊峰認為,“SpaceX一直都是一家不一樣的公司,它是在被人質(zhì)疑和嘲笑的道路上走出來(lái)的!

  很明顯,中國航天也需要這樣“攪動(dòng)市場(chǎng)的鯰魚(yú)”。





  5

  星鏈會(huì )替代5G嗎?

  星鏈作為天基互聯(lián)網(wǎng),它與地基互聯(lián)網(wǎng)(比如通過(guò)地面光纜連接的5G)會(huì )是什么關(guān)系?

  大部分接受我們訪(fǎng)談的投資團隊同事,與被投的相關(guān)領(lǐng)域公司都認為,未來(lái)用戶(hù)無(wú)需關(guān)心信號是怎么傳輸的,而手機會(huì )自動(dòng)轉換,就像現在2G/3G/4G/5G之間的切換一樣,會(huì )在地面光纜和太空低軌衛星的信號之間自動(dòng)切換。



  另外,星鏈因為一些物理限制并不能直連手機,還需要在地面建立基站。如今,SpaceX已經(jīng)申請了100萬(wàn)個(gè)地面基站的建設許可。不過(guò)這里所說(shuō)的地面基站,并不是5G信號那種大基站,可能只類(lèi)似于一個(gè)WiFi盒子。

  目前SpaceX的地面基站有兩種規格,一種是類(lèi)似A4紙那么大的小盒子,另一種是碟裝的節點(diǎn)站,大概一米左右,覆蓋面更大,一個(gè)村落需要一個(gè)即可。初期星鏈對地面站的依賴(lài)會(huì )比較大,主要因為星間鏈路還沒(méi)有完全打通,如果最終打通的話(huà),需要的地面站數量會(huì )大大減少。

  要說(shuō)星鏈的一大弊端,就是它干擾了地面天文的觀(guān)測。因為每顆衛星都帶有太陽(yáng)能電池板,有時(shí)會(huì )將太陽(yáng)光反射向地球,這會(huì )破壞地面天文臺拍攝的照片。這些衛星不僅反射太陽(yáng)光,還發(fā)射無(wú)線(xiàn)電頻率,威脅地球上的射電望遠鏡觀(guān)測。如果星鏈大規模發(fā)射,這種影響可能會(huì )非常大。但邢強認為,也可以用積極的觀(guān)點(diǎn)去看,如果這些衛星同時(shí)搭載了觀(guān)測器,那對于天文觀(guān)測就是一個(gè)好事。不過(guò)他也認為,現在這些假設還為時(shí)尚早。


地面天文臺拍攝出了星鏈衛星的軌跡,這破壞了觀(guān)測


  6  

  中國版星鏈將為一級市場(chǎng)提供哪些投資機會(huì )?

  自2019年5月24日SpaceX“一箭60星”發(fā)射成功開(kāi)始,中國對星鏈的重視開(kāi)始加速。

  此前,中國有兩大國企——航天科工集團提出的“虹云工程”,和航天科技集團提出的“鴻雁星座”,都是中國版的星鏈計劃。但隨著(zhù)SpaceX 2020年的密集發(fā)射計劃,僅靠“虹云”和“鴻雁”(今年會(huì )有新的重大舉措),可能不足以支持中國對星鏈急迫的需求。

  中國的航天產(chǎn)業(yè)比較特殊,與芯片和半導體不同,中國航天從一開(kāi)始就在發(fā)展核心技術(shù),因為這些技術(shù)必須獨立研發(fā),技術(shù)積累是芯片和半導體不能比擬的,沒(méi)有重大短板,一旦民營(yíng)放開(kāi)發(fā)展速度會(huì )很快。

  從全球發(fā)射次數上來(lái)看,總發(fā)射次數在上世紀六、七十年代,每年都是過(guò)百的,原因在于這是一個(gè)美蘇太空爭霸的時(shí)代,除了軍事衛星,任何衛星只要有一方有,另一方也要有,要互相制衡。蘇聯(lián)解體后,美國很多事情就放緩了。

  后來(lái)美國的運載火箭和航天飛機,都遇到了很大挫折,導致航天進(jìn)入了低谷期,一直持續到21世紀。21世紀前10年,全世界的航天發(fā)射次數沒(méi)有一年超過(guò)100次。但奧巴馬政府提出了“重返月球”計劃,特朗普政府甚至要登陸火星。



  如今隨著(zhù)中國崛起,現在太空間的競爭,有一點(diǎn)美蘇之爭的味道,當然中國沒(méi)有蘇聯(lián)那樣強的進(jìn)攻性,但美國的進(jìn)攻性非常強,所以中國被迫也要做一些軌道和頻率資源方面的保衛。當年是蘇聯(lián)進(jìn)攻,美國防守,現在則是美國進(jìn)攻,中國防守。

  2019年國內航天領(lǐng)域公司的融資金額減少了50%,出現了一個(gè)空檔期。主要因為航天投資主要的三個(gè)方向——運載火箭、衛星、地面系統,資本對于運載火箭是最關(guān)注的。其中,誰(shuí)能率先搞出大推力的液氧甲烷或液氧煤油發(fā)動(dòng)機,又是資本關(guān)注的重中之重。

  從去年開(kāi)始,隨著(zhù)星際榮耀的首次發(fā)射成功,未來(lái)有可能就只有極其少數的火箭發(fā)射公司成為事實(shí)上的商業(yè)第一梯隊。但無(wú)論是星際榮耀、藍箭等,商業(yè)火箭類(lèi)別的公司,都需要長(cháng)時(shí)間的技術(shù)積累,技術(shù)門(mén)檻很高。最后的橄欖枝只會(huì )集中在少數幾家創(chuàng )業(yè)公司里。但衛星領(lǐng)域國內的民營(yíng)企業(yè)有200多家,因為參與度等實(shí)際情況,這個(gè)領(lǐng)域也是目前資本極其感興趣的部分。但即便如此,由于國家的一個(gè)重大項目將在今年公布,所以在去年下半年,資本基本處于觀(guān)望的態(tài)度,因為標的還不是很明確,出現了空檔期。



  按照全球航天業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗,行業(yè)格局一般是由兩家龍頭公司,占據整個(gè)商業(yè)太空產(chǎn)業(yè)的70%;龍頭之后會(huì )有第二梯隊,3-5家公司占據20%的市場(chǎng)份額;最后剩下的10%市場(chǎng),會(huì )有數百家一起分,主要是配套類(lèi)。

  中國未來(lái)的行業(yè)格局也將類(lèi)似。所以在現階段,考察一家公司的價(jià)值,主要看有沒(méi)有自己的核心技術(shù)和人才儲備。

  例如,對于運載火箭來(lái)說(shuō),有沒(méi)有自己的液體火箭發(fā)動(dòng)機研發(fā)技術(shù)、有沒(méi)有火箭的總體設計技術(shù),有沒(méi)有制導控制技術(shù),需要從這三個(gè)方面來(lái)判斷。

  因為對于火箭和衛星產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),一般分為三個(gè)發(fā)展階段:最先就是技術(shù)開(kāi)拓,例如SpaceX掌握了火箭可回收技術(shù);然后是產(chǎn)品線(xiàn)調整的階段,例如當SpaceX掌握了低成本發(fā)射火箭的方法后,開(kāi)始搞衛星,僅用了一年時(shí)間,就從沒(méi)有一顆衛星,到全球最大的在軌衛星運營(yíng)商;最后就是鞏固壟斷地位,大量接收商業(yè)公司或政府軍方的訂單。當年波音和休斯公司的發(fā)展,也遵從了這樣的軌跡。

  而在衛星產(chǎn)業(yè),差異化競爭非常重要,F在中國有200多家衛星企業(yè),如果在初期跟國家隊硬剛,直接就會(huì )被碾死。所以這些公司要么選擇技術(shù)產(chǎn)品的差異化,例如天儀研究院從空間科學(xué)實(shí)驗突破,再涉足與國家隊不一樣的遙感、通信業(yè)務(wù)。至于遠期,整個(gè)行業(yè)大概率是通信導航遙感融合。

  另一種是盈利模式差異化,國家隊做總體,而創(chuàng )業(yè)公司逐漸成為核心供應商,做“小市場(chǎng)里的大玩家”。

  在國際市場(chǎng),商業(yè)航天占整體3/4還多一點(diǎn),政府只占不到1/4,但中國目前90%是國企。隨著(zhù)美國商業(yè)航天帶來(lái)的快速發(fā)展肉眼可見(jiàn),中國的紅利期其實(shí)非常明顯。三年之后,民營(yíng)企業(yè)將不再是國家隊的補充。如果民營(yíng)航天出現了中型推力的液體運載火箭,屆時(shí)中國商業(yè)航天的市場(chǎng)增量將極其客觀(guān),預計可以分得20%-30%的市場(chǎng)份額,“誰(shuí)的訂單量大就是核心指標了!

  美國從90年代銥星計劃,后來(lái)破產(chǎn)被收購,再重新發(fā)展起來(lái),再到SpaceX,在馬斯克和貝索斯之前,有太多人在這個(gè)市場(chǎng)開(kāi)墾,已經(jīng)成為比較成熟的市場(chǎng),但中國航天仍然封閉在兩大國有集團內部,其實(shí)是一片急需開(kāi)墾的土地。

  看好星鏈的人會(huì )認為,星鏈很像當年的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),當時(shí)也很難想象未來(lái)手機App和二維碼的普及。星鏈會(huì )激發(fā)100-200公斤量級的衛星大量出現,它們可關(guān)聯(lián)的業(yè)態(tài)將非常多。

  馬斯克用“重型獵鷹”把一輛特斯拉Roadster跑車(chē)發(fā)射進(jìn)太空全程回顧。近年來(lái)人類(lèi)向外太空探索將進(jìn)入新周期。

  在商業(yè)航天領(lǐng)域,經(jīng)緯投資了國內領(lǐng)先的電推進(jìn)系統提供商遨天科技,它為衛星提供推力的先進(jìn)技術(shù);國內領(lǐng)先的衛星大數據商業(yè)化落地企業(yè)佳格天地,在全球率先將目標智能識別和機器深度學(xué)習技術(shù)應用于遙感影像;國內領(lǐng)先的空間資源開(kāi)采服務(wù)商起源太空;國內領(lǐng)先的多功能、低成本小衛星星座建設者天儀研究院;國內首家成功入軌的民營(yíng)火箭公司星際榮耀,亦是國內首家實(shí)現“一箭多星”的民營(yíng)公司……(以上排名為公司名首字母音序)在這個(gè)高速發(fā)展的萌芽階段,我們期待與優(yōu)秀的、有探索精神的公司攜手去探索。

  如果您正在航天領(lǐng)域創(chuàng )業(yè),歡迎與我們聊聊,可以聯(lián)系黎竹巖(zhuyan.li@matrixpartners.com.cn)。如果您對本文有獨特的見(jiàn)解與想法,也可以聯(lián)系劉一鳴(yiming.liu@matrixpartnners.com.cn)。

  References:

  1、《小火箭對SpaceX星鏈計劃低軌巨型星座的分析》[M/OL],小火箭微信公眾號(ixiaohuojian),感謝邢強博士的分析;

  2、中金公司,《SpaceX:從顛覆式創(chuàng )新到星際旅行》


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