民營航天的分水嶺
「衛星網際網路」,即通過衛星為全球提供網際網路接入服務。它不是生造的噱頭,一直以來,通信功能就與導航、遙感並稱傳統衛星的三大功能。
人們建設衛星網際網路的嘗試,始於20世紀90年代。彼時,包括美國銥星、全球星、軌道通信以及比爾·蓋茨所投資的Teledesic在內的多家公司,都曾試圖發射低軌衛星,建立一個天基網絡、銷售獨立的衛星電話或上網終端,與地面電信運營商競爭用戶。
但在幾十年前,有些硬傷無法解決。如單星價格高,需要衛星數量又太多,導致沒有公司能承受成本;早期星座通信掉話率達到15%,體驗極差。
直到近些年,隨著技術的成熟和成本的下降,衛星網際網路才得以進入快速發展期。這表現在:以高頻段、多波束和頻率復用為技術特徵的高通量衛星技術日漸成熟,衛星通信速率提升了百倍以上,服務成本下降到原來成本的百分之一。
這也成了衛星網際網路受到政策和資本關注的主要原因。2020年1月16日,銀河航天發射中國首顆通信能力達16Gbps的低軌寬帶通信衛星,這是我國通信能力最強的低軌寬帶通信衛星。
銀河航天發射中國首顆通信能力達16Gbps的低軌寬帶通信衛星。圖丨銀河航天
不久後的2020年4月20日,中國官方正式把衛星網際網路納入新基建範疇。
新型基礎設施主要包括3個方面內容,其中之一是信息基礎設施,主要是指基於新一代信息技術演化生成的基礎設施,比如以5G、物聯網、工業網際網路、衛星網際網路為代表的通信網絡基礎設施。[3]
事實上,在衛星網際網路被納入新基建前,全球資本對於民營衛星行業就已經蠢蠢欲動。除了SpaceX外,三星、谷歌、亞馬遜等多家公司都在布局近地軌道網絡,中國的航天科技和航天科工兩大央企也提出「鴻雁星座」和「虹雲工程」計劃,並均於2018年發射首顆驗證衛星,民營方面銀河航天也曾提出「銀河系」AI星座計劃。
甚至就連吉利汽車都在今年3月突然宣布成立衛星公司,欲於年內發射兩顆自製低軌衛星,用于吉利汽車的自動駕駛和智慧出行業務。
到底還是因為龐大市場的誘惑。未來宇航研究院近期的一份研究表明,未來5年內,在中國,以航空和航海為主要市場的衛星網際網路總規模大至150億美元,帶動上下遊產業市場規模可達500億~800億美元。
如今,衛星網際網路有了「新基建」加持,行業天花板將大大提高,中國民營衛星產業也打開了更多可能。
在九天微星CEO謝濤看來,衛星網際網路納入新基建將是民營衛星行業的分水嶺,甚至是民營航天行業的「最大變量」。原因不難理解:衛星網際網路是市場最明確,發射計劃最明確、國家明確支持、客戶最明確、場景應用最清晰、以後的市場規模最大的業務。
不過,衛星網際網路也是典型的資本密集型行業,全球太空經濟基礎建設初期,需要大量的資本投入,才能實現跨越式發展。
「因為新基建,目前有不少資本更看好這個行業。」銀河航天創始人董事長兼CEO徐鳴向放大燈團隊表示,這需要資本有前瞻性,更需要資本有足夠的耐心,做好在該領域長期深耕的準備。
一人一顆星
全球有多需要衛星網際網路?
網際網路世界統計數據顯示,全球仍然有近30億人無法聯網。即使4G網絡相對普及,5G網絡建設速度領先全球的中國,依然有不少區域無法實現行動網路覆蓋。此外,在地質災害頻發的地區,應急救災通信等網絡需求也長期存在。
儘管目前衛星網際網路的應用場景已涉及視頻直播、雲服務、車聯網、船舶、航空等領域,但即便是在該領域摸爬滾打多年的從業者,也很難說清楚未來還可能出現哪些新型應用。
「其實我們現在很難證明,衛星網際網路未來到底都有哪些應用。」天儀研究院CEO楊峰坦陳,「就像在2000年時,很多人去談移動網際網路應用,現在看來都是假的一樣,在現階段,去過於細緻地談論衛星網際網路的應用,也是不合適的。」
在楊峰看來,如今的民營衛星正在經歷衛星的摩爾定律的階段。就像從計算機到手機的變革一樣,衛星製造商們正在努力把衛星做的更小、更便宜,也更強大。
「像《三體》之類的科幻小說一樣,可能一個人坐飛船去星球旅行,然後飛船背後就帶著幾個小衛星,通過衛星來完成位置導航、探測以及和母星通訊。」九天微星CEO謝濤對放大燈團隊暢想他未來的願景時,希望未來每個人都可以擁有一顆自己的衛星,就像如今每個人都有一輛車一樣。
如果這種暢想能成真,似乎資本對於民營衛星市場再狂熱也不過分。然而,這幾年來,資本市場經歷了太多美好的「暢想」,早已進入了冷靜期。
相比PPT裡的故事,資本更冷靜更務實,更關心企業到底能做什麼。
像造車一樣造星
衛星網際網路要求更多衛星聯網,形成「星座」。
大型的人造星座如StarLink的星座設計規模為4.2萬顆小衛星,中國的銀河航天的星座規模為>1000顆,九天微星曾經也規劃了800顆規模的衛星星座。
在國內,衛星的產能瓶頸已是迫在眉睫。這與國內衛星製造業的形態有關。長期以來,全世界衛星都是手工製造,嚴格遵循「設計→裝配→集成→測試」的流程,一年不過幾顆,更精密的甚至要多年才能完成。「精密的高科技藝術品」的形象深入人心。但現在,美國衛星生產的效率,足以改變我們對衛星的刻板印象。
在美國,民營衛星早已實現「工業化造星」。該概念由OneWeb首倡,如今,衛星完全可以像成熟的汽車產業一樣,用自動化設備,通過模塊化流水化地造星。OneWeb的衛星工廠的產能達到每周16顆左右。中國航天科技集團也在天津投資AIT廠房,實現為「鴻雁星座」工業化製造衛星。
「工業化造星」也是中國民營衛星製造商的願景。天儀研究院與九天微星均向放大燈表示,像美國那樣,以工業化模式批量生產衛星的模式,將是國內衛星製造商的發展方向。
但知易行難。在中國,目前造星速度最快的是天儀研究院,可以達到年產百顆衛星。「低成本和批量化生產,勢必成為民營衛星企業要面對的核心難點,而能最終突破這些難點的企業必定是少數。」天儀研究院CTO任維佳指出。
事實上,在今年5月14日拿到2.7億元B輪融資後,九天微星自己的衛星工廠也已在唐山開建,預計今年年底建成。
九天微星衛星工廠效果圖。圖丨九天微星
謝濤告訴放大燈團隊,該工廠未來可實現年產幾百顆衛星的批量化生產,就像如今生產數碼產品的流水線那樣:一次性開模開口,然後通過機械臂等工業化生產手段批量化組裝,最後只要通過出廠檢測即可輸入市場。
像九天微星這樣開建衛星工廠的還不止一家。公開資料顯示,銀河航天、國星宇航等多家公司均已在推進衛星工廠的建造計劃。
民營衛星,誰的未來?
熱血燒錢的衛星公司遲早要回歸理性,在資本開始索要回報的時候,那條最古老的商業定律依舊有效:能在一個行業裡真正生存下去的,永遠是少數。
一方面,「新基建+衛星網際網路「深刻影響了民營衛星產業的整體走向。
新基建是個大蛋糕,做得好的衛星公司見者有份。楊峰認為,在中國的星鏈計劃中,民營衛星公司有望通過衛星製造商的身份分得杯羹。
持相同觀點的還有謝濤,他告訴放大燈團隊,民營衛星戰場過去更多是在一種「規模偏小、大家各自玩」的狀態。而如今,前有衛星網際網路納入新基建對於行業的促進和催熟,後有像吉利汽車這樣巨頭公司的布局,加上是資本和投資人的高度關注,「這些變量組合起來,勢必會立刻把行業帶入洗牌期」。
「行業裡企業活得好壞,主要就是看未來3~5年的發展跟衛星網際網路結合程度有多深。」衛星網際網路需要大量通信衛星做基礎。因此,無論此前布局了通信、導航和遙感哪個領域,民營衛星公司未來都不得不將重心傾向通信領域。
另一方面,衛星製造技術也在快速發展,這在軟硬體方面都有體現。
有個行業共識是:民營衛星未來一定越來越小,越來越便宜,而且商業化發展一定是大趨勢。
這背後既有技術原因——低軌小衛星是航天領域的新興賽道,在這條賽道上,國家隊和民營企業都剛剛起步,大家起點相對公平;也有成本原因——相比動輒幾噸的大衛星,百公斤級小衛星乃至立方星的成本更低,通過小衛星切入,便於控制製作成本和快速試錯。
「雖然大衛星資源更多,壽命更長,但是更多的小衛星才是未來發展的方向,而民營企業在成本、效率以及技術創新上的優勢,恰好是順應這種趨勢的。」楊峰坦言。
此外,就如同從計算機到手機的變革一樣,從技術上,低軌的小衛星乃至立方星也是衛星發展的未來。
九天微星謝濤總結了中國民營衛星未來的技術趨勢:
生產批量化,用工業化的方式生產衛星;
單機晶片化,全面提升系統集成度;
硬體軟體化,實現在軌功能升級;
整星智能化,實現星座自動化運行;
衛星和武器的融合。
「在衛星網際網路成熟後,星座就會實現通導遙一體化,那時候就要看企業能不能做好準備,迎接通導一體化時代,從而得到爆發。」
但在爆發之前,一輪行業洗牌已然箭在弦上——誰能在這輪洗牌中活下來?
這取決於融錢與賺錢的能力。「現在號稱能供應衛星的公司越來越多,但是真正具備實力,而且已經成功的其實很少。」楊峰認為,這個行業講故事的時代過去了,「早期可以靠講故事來融資,但如果兩三年之後,還拿不出來相應的成果來回應之前的故事,那這家公司就會掛掉。」
國內已經成功發射衛星的公司,信息收集截至2020年8月14日。圖表丨放大燈團隊
楊峰預計,最終能夠跑出來的民營火箭公司最多兩家,能夠跑出來的民營衛星公司,估計最多五六家,其它公司將面臨向上下遊轉型的選擇。」
不過,謝濤的觀點更激進。他認為,巨頭的進入,變現的壓力,已令行業洗牌期已近在眼前。
大洗牌之下,那些專注做產業鏈某一環的、有一些獨有技術的新入局者,將更有安全感。「後浪」們如果還執著於整星乃至一站式解決方案,且融資也沒有超過1億,基本沒有機會。
因此,謝濤認為,衛星網際網路的新商業機會,還要在產業鏈上下遊找,「如果在衛星生態上做一些比較獨特的技術和產品,可能幾百萬起步就可以做得很好。」
圈天運動中的大國博弈
一個客觀現實是:如今有能力搶佔近地衛星軌道實現「圈天」的,可能只有中美兩國。
美國依然跑得最快,佔據先發優勢。不僅在航天技術方面領先世界,航天市場化歷史也更長,開放程度、規則和立法的公平程度以及準入退出機制都比較健全。
所有競賽選手中,美方主力是SpaceX,後者能有今天絕非偶然,在十餘年的發展過程中,美國在民營航天領域的政策、資金和技術等支持也缺一不可。
SpaceX並非個例,整個美國民營商業航天產業的發展,都得益於美國政府在政策、人才、技術、資金、市場等方面給予的大力支持。自上任以來,川普已籤署4份航天政策令,對民營商業航天監管改革多管齊下,要求多部門通力合作,實際推動簡政放權。
與此同時,美國政府也對民營商業航天給予了大力的資金支持。白宮最新公布的預算案要求,美國國會在2021財年為NASA撥款252億美元,其中包括支持民營商業低軌寬帶通信衛星的發展。
此外,美國國防部高級研究計劃局也在支持利用商業方法建造衛星星座,並發布「黑傑克」項目,從商業公司處購買可在低軌應用的小型軍事通信衛星。
美國空軍已向「星鏈」計劃資助2870萬美元,將其市場拓展到軍用領域,並在2019財年撥款2.15億美元的專項軍費,向民營商業航天公司購買高速軍用網際網路服務。
今年6月10日,美國聯邦通信委員會已經投票批准一項提案,將通過拍賣程序向缺少寬帶服務的地區提供最多160億美元資金,其中包括近600萬沒有寬帶服務的農村家庭和企業。這項提案將允許近地軌道衛星系統參與拍賣,也是對SpaceX們的重大利好。
中國的優勢是統一且需求強勁的大市場。
但中國民營航天開放時間較晚,與2002年成立的SpaceX相比,國內的民營航天公司大多成立於2015年後,晚了十餘年;技術差距自不待言——在SpaceX和OneWeb面前,中國的民營衛星公司「除了不缺錢,什麼都不如美國」。面對放大燈採訪,很多從業者從不諱言自己目前「只是SpaceX的模仿者和追隨者,商業模式也是模仿美國」。
雖然中國民營衛星的開放時間和技術都與美國有較大差距,但環視世界,真正有潛力追趕美國的,依然只有中國。因此,目前近地軌道8萬~9萬顆衛星的容量中,美國已經規劃到要發5萬顆衛星,留給中國的只能是剩下的3萬到4萬顆的空間。
此外,用於承載低軌衛星的近地軌道資源有限,隨著越來越多的近地衛星上天,軌道和頻譜是稀缺的空天資源,中美在該領域的爭奪將越來越激烈。如果技術進展不夠快,造出衛星不夠多,發射不夠快,則必然落敗。
「我認為第二次太空競賽,很可能就是中美在近地軌道布通訊星座為主的競賽。」謝濤說。
一場圈天競賽已經悄然開始了。
對於近地軌道資源,國際電信同盟目前採用「先到先得」的分配製度,提前申請就可長期使用,優先登記的衛星網絡資料就有優先地位,後登記的要避免對具有優先地位的衛星產生幹擾。如果兩顆衛星距離很近,頻率又有重疊,則有可能產生幹擾。
世界各國星座低軌衛星星座與頻譜分布,整理丨放大燈團隊
衛星網際網路納入新基建,意味著國家對於行業的重視正在提高,但是重視並不能讓中國的民營航天企業一夜之間長大。「中國民營航天業還是個蹣跚學步的孩子。」謝濤比喻道,「成長不可能一蹴而就,航天技術、商業模式都需要時間探索和積累。」
此外,儘管衛星網際網路被納入新基建,各地也紛紛出臺扶持政策,但是在行業人士看來,民營航天和國家隊顯然還沒有實現「公平競爭」。
一位民營衛星公司高管告訴放大燈團隊,在衛星行業的發展政策上,的確一碗水端平了,但是實際上在操作中,「明顯還是會一些有形或無形的限制。」比如,在中國的國家科研項目中,每年大部分資金還是會投給國企研究所裡,而不是民企。
針對該現象,任維佳建議:「希望未來能針對這我們這種中小民企,定向部署一些科研計劃。」據他介紹,這在美國和歐洲都很常見。比如,俄羅斯就會把很大一部分經費給中小企業,來鼓勵它們創新,「我們國家在這一塊需要加強一些投入」。
被問及期待國家能提供怎樣的政策環境,來促進民營航天的發展時,一位民營衛星創業者的回答,大概代表了整個行業的心聲:「期待國家能多給些任務,能夠多給民營企業一些機會,一些公平競爭的機會。 」