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憑藉在新興超材料領域的基礎技術,光啟擁有改變世界的雄心。在這條道路上,他將面對來自世界頂級精英和企業、機構的阻擊和競爭,他的對手包括谷歌、微軟乃至美國國防部支持的尖端研究機構。
本報記者 卜凡 深圳報導
劉若鵬在微信朋友圈中引用了特斯拉創始人馬斯特的一段話:我們運用「第一原理思維」而不是「比較思維」去思考問題是非常重要的。我們在生活中總是傾向於比較—別人已經做過了或者正在做這件事情,我們就也去做。這樣的結果是只能產生細小的迭代發展。「第一原理」的思考方式是用物理學的角度看待世界的方法,也就是說一層層剝開事物的表象,看到裡面的本質,然後再從本質一層層往上走。
在他看來,所有那些過去、正在針對光啟撲面而來的質疑都來自於「0」的世界,而光啟在做的事情正在義無反顧奔向「1」。
2015年2月24日,曾獲選全球最佳發明、專注生產製造人類第一款單人直立駕馭飛行裝備的馬丁飛行噴射包公司在澳大利亞證券交易所主板上市(股票代碼為ASX:MJP)。
這家澳大利亞本土尖端公司的大老闆正是劉若鵬執掌的光啟科學(股票代碼:00439.HK)。去年年底,經由投資併購,光啟控股其52%股份。
一個月前,光啟在其深圳阿波羅基地放飛「雲端號」飛艇,實現了4000米高空中大面積的Wi-Fi信號發送、海事信息監測等任務。
在劉若鵬的心目中,中國在「工業實現」中僅僅是參與迭代發展的時代應該過去,他和他的團隊要從關心人類前進的本質出發,將人類的智力活動看作是人類體外進化的手段,執著於顛覆式創新。
憑藉在新興超材料領域的基礎技術,光啟擁有改變世界的雄心。在這條道路上,他將面對來自世界頂級精英和企業、機構的阻擊和競爭,他的對手包括谷歌、微軟乃至美國國防部支持的尖端研究機構。
「改變世界」的產品
馬丁噴射包是什麼?穿上它,你可以把自己想像成「鋼鐵俠」。換言之,它的出現,或將開啟個人飛行時代,顛覆我們目前對於空間運輸的認知。
據介紹,馬丁飛行噴射包可以垂直起降,也可以快速前進。最新版本的馬丁飛行噴射包載重量為120公斤,最大總重量為320公斤,由一臺200馬力的汽油發動機提供動力。首批交付的產品可以74公裡的最高時速,連續飛行30分鐘。售價約為20萬美金。
在光啟人看來,馬丁飛行噴射包的技術是顛覆性的,有點類似於剛剛問世時的直升飛機,但令直升飛機莫及的是,小巧的馬丁飛行噴射包能在狹窄的空間內運作,例如在建築物之間穿行,或者緊貼建築物和樹木飛行。
成立僅5個年頭的光啟,致力於「改變世界的創新」。 收購馬丁飛行噴射包這樣的公司,光啟瞄準的是打造新型空間服務全產品鏈。
在與馬丁公司收購籤約次日,光啟科學還與加拿大「零燃料」低空運輸工具生產商太陽方舟籤署投資併購意向書。光啟科學將逐步控股太陽方舟,共同研發製造新型運輸平臺。
除了這兩大塊,光啟最具「空間感」的業務當屬「雲端號」和「旅行者號」兩款飛艇。
2015年2月一個晴朗的夜間,泛著銀光的「雲端號」 在深圳龍崗區的阿波羅基地完成了首次試飛商測。
當夜,通過氦氣浮力系統,長48米、高20米的「雲端號」升至數千米高空,不僅拍攝了廣角1080p的高清影像,向8000平方公裡(相當於香港和深圳面積的兩倍多)的地面發射了wifi信號,而且實時獲取到當時深圳周邊半徑200多公里海域內、28個國家的船隻信息。相比傳統平臺,其監控海域面積增加了9倍。
而「旅行者號」則按照公司計劃,將在今年下半年於紐西蘭升空。「旅行者號」將比「雲端號」飛得更高,進入臨近空間。
臨近空間(Near space)是指介於普通航空飛機的飛行空間和太空飛行器軌道空間之間的區域,一般定義為距地面20~100公裡的空域,是人類目前由於技術所限還尚未利用的空中領地。
更讓勇敢者振奮的是,「旅行者號」瞄準的載人近太空旅遊。「上去下來一共5個小時。」劉若鵬曾笑言,在上面求婚可能是不錯的選擇。
所有這些極端炫酷的產品,描繪的是極具科幻色彩的生活和生產方式。而實現這些場景的基礎,正是光啟科技以及其眾多競爭對手夢寐以求並為之努力的科技基礎。
在這些場景中,超材料的應用是基礎。
超材料競賽
「雲端號」的試飛是和Google氣球的全球Wi-Fi計劃賽跑。與Google氣球不同的是,「雲端號」的蒙皮材料使用的是光啟獨家研發的超材料。這種蒙皮材料也將使用在光啟下半年將要升空的「旅行者號」上。
「旅行者號」將是一個完全意義上的臨近太空飛行器。目前,世界上多個國家和機構都在對這類飛行器加大研製,誰都想比別人更早一步佔領這個尚未開墾的處女地。
據北京航空航天大學宇航推進系副教授王長輝的研究追蹤,目前美國國防部已經與洛克希德-馬丁公司出資,研製HAA飛艇;美國JP宇航公司也正在研製「攀登者」臨近空間飛艇。
此外,美國還啟動了一項工程,計劃在30.5km的高空,由多個飛艇組成一個永久性的高空漂浮平臺,用作太空飛船從地面到軌道間的高空中轉站、飛行設備補給站、遠距離操縱的無線電通信中繼站。
日本的平層流平臺項目也在加快推進。該國計劃在2016年完成長200米,飛行高度為20km的高級艇研製工作。
王長輝指出,這類空間飛行器首要的關鍵技術突破是材料。臨近太空飛艇的蒙皮材料要求輕質且高強度,抗老化,抗紫外線;對氦氣的密封性好。此外,還必須有新的能源技術在飛行器上的成熟應用。
光啟之所以高調突進臨近太空飛行器,其逆向設計的蒙皮材料是關鍵。通過超材料技術,人們可以針對應用需求對材料電磁特性進行逆向設計,從而得到天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料。
超材料在2000年前後成為一個獨立的學科,劉若鵬也是在此時開始接觸超材料。
中國工程院院士段寶巖認為,超材料對航空航天、國防、民用科學技術的促進,表明新材料將會成為科學研究中一個很重要的切入點和方向,將會對眾多領域帶來衝擊和影響,並產生新的產業,這個意義極為深遠。
清華大學材料科學與工程系教授周濟是國內較早進行「超材料」研究的專家。他認為,傳統材料的設計要在天然材料的範圍之內,設計空間被局限了,而超材料的設計空間就非常大,它可以超越自然材料的功能體現。
這其中,最為直接的應用是軍事上的「隱身」。2009年,光啟創始團隊於美國杜克大學在《科學》雜誌上刊登《寬頻帶超材料隱身衣的設計與製備》論文,成為超材料領域裡程碑式的進展。
此後,美國軍方確立超材料技術將率先應用於最先進的軍事裝備。美國國防部長辦公室(ASD-R&E)把超材料列為「六大顛覆性基礎研究領域」之一;美國空軍科學研究辦公室(AFOSR)把超材料列入「十大關鍵領域」(Ten Focus Areas)之一;美國DARPA(國防部先進研究項目局)把超材料定義為「強力推進增長領域」(thrust area)。
從2012到2014年,美國國防部公布的「多學科大學研究創新計劃」(MURI)項目中,每年都有超材料的新項目和新進展。此外,北約、俄羅斯、日本等目前也在從軍事上推進超材料技術的突破和運用。
中國也已分別在863 計劃、973 計劃、國家自然科學基金、新材料重大專項等項目中對超材料研究予以立項支持。
2011年,國家科技部依託深圳光啟高等理工研究院建立了超材料電磁調製技術國家重點實驗室。此外,光啟還建立了1個廣東省工程實驗室、1個廣東省重點實驗室以及深圳市一系列超材料重點實驗室和工程實驗室,著重於超材料及電磁調製技術的科學研究。
光啟在應用領域走得最遠、且與世界同步的。截止2014年6月,光啟申請核心專利超過2600件,佔過去十年相關領域專利申請量的86% 。
鮮為人知的是,自從回國之後,劉若鵬與在美國杜克大學的導師,世界超材料領域最為重要的學者之一—大衛史密斯(David Smith)教授再也沒有聯繫過。
「無法聯繫了,因為這涉及到中美之間最致命的核心競爭。」劉若鵬告訴21世紀經濟報導記者。
光啟造夢
拋去軍事上的使命,劉若鵬和他的團隊更致力於將超材料技術廣泛民用化。
21世紀經濟報導記者了解到,目前馬丁公司已與美國國土安全部、國防部和一些州政府籤約,向美國快速反應部門優先供應飛行噴射包,用於搜救、安全、警戒、救護和消防等;個人版已也在接受預訂,預計2017年上市。
2014年,光啟科學已與非洲剛果共和國籤訂戰略框架協議,公司利用「雲端號」技術,為該國提供高速低價高質量的WiFi(無線通訊)全覆蓋服務,幫助其實現大眾普遍上網;實現優質廉價的全國衛星廣播電視網絡覆蓋。
根據協議,光啟科學在當地的合資公司三年內初步投資總額擬定為不少於10億美元;首三年營業收入的初步目標將約為每年5億美元至6億美元,由第五年起,營業收入的目標約為每年12億至15億美元。
雖然網際網路已經席捲全球,但事實上還有約40億人沒有實現網際網路接入。僅撒哈拉沙漠以南非洲,中信證券(600030,股吧)的研究認為,其2013年整體移動通訊相關市場收入約為750億美金,約佔整體GDP的5.4%,預期到2020年將增長至1040億美金,約佔GDP的6.2%,而如果「雲端號」這樣的技術可以快速成熟,有望分享到整個市場20%-40%的市場份額。
光啟科學近日還公告稱,已與巴拉歌船務公司就完善「雲端號」空間技術在海事領域的應用方案,以及未來開展在海事領域的商業應用合作事宜,訂立了戰略合作框架協議。
劉若鵬認為,這樣的合作,開啟的是海洋大數據時代。
目前,廣闊的海洋實際上沒有接入網際網路。「在船上能夠寫寫Email已經很不多錯了。」一位遠洋船員告訴21世紀經濟報導記者,由於海事衛星通訊帶寬有限且費用高昂,他們一上船基本上就與世界「失聯」了。
而如果能夠便利通訊,將為船隻調度提供極大方便,也能大大提高經濟性。「舉一個例子,船在行進時,油耗相對於速度是成3次方比例增加的,也就是說,速度提高一倍,油耗會增加八倍。所有的船從100海裡開始要進港,可以很快行過來,但港口可能擁擠,不能進港,每天等待要花很多錢,如果調度好了,就可以最經濟的速度進港。」劉若鵬說。
在劉若鵬看來,現在網際網路、信息化、智能化實際上是跟當年人類擴張是一樣的,最開始是在一個小城市,在區域網,一點點,像一個部落一樣,然後是不斷向外擴張,先是主要的主幹道聯通世界,然後是海上、太空。「我認為,海洋大數據時代很快就要到來了。」
根據中信證券的研究認為,未來「雲端號」這類飛行器所帶來的遠洋通信市場將會到50-100億美金的規模。
總體而言,由於這類飛行器發射成本低,距離地面近的一系列優點,其將會逐步替代目前衛星的眾多應用,並可以解決地面基站建設的高成本問題。前述研究認為,其技術成熟後,將帶來750億-1300億美金的年運營收入。
由於這些技術和收入需要逐步確認,所以中信證券預測2014、2015年光啟科學可能仍將是虧損狀態。儘管如此,劉若鵬近日向21世紀經濟報導記者透露,近期光啟科學計劃新一輪的定增,如果順利完成,公司帳上將會又多出25億港幣現金。
「現在光啟科學在澳洲控股一家上市公司,擁有雲端號、旅行者號等5大產品線,還有申請或被授權了許多相關專利,帳上還有40多億港幣現金。」劉若鵬說,「去年光啟科學上市時候,大家認為他是一個殼公司,沒錯。但現在這一秒光啟再被認為是一個殼公司,是不公平的。」
(責任編輯:凌辰 HN052)