本文轉自公眾號：智能相對論(ID：aixdlun)，作者：顏璇
北京時間 2019 年 1 月 3 日上午 10 點 26分，嫦娥四號月球探測器在經過26天的等待之後，終於著陸在了月球背面南極-艾特肯盆地內的馮卡門撞擊坑內，實現人類探測器首次在月球背面軟著陸。
2019伊始，中國航天邁出了極為重要的一步。
而在剛剛過去的2018年，中國民營航天的步子也邁得沉穩。
這一年，星際榮耀於4月份在海南發射首枚亞軌道固體驗證探空火箭——雙曲線一號S;緊跟其後，零壹空間也於5月17日發射名為「兩江之星」的亞軌道探空火箭;9月，藍箭航天自主研發的80噸液氧甲烷發動機短噴管狀態試車成功;10月，藍箭航天發射我國首枚民營運載火箭「朱雀一號」，雖遺憾未能入軌，但在國內第一次拿到中國民營運載火箭發射許可證，並獲得官方正式的服務支持，開創了中國民營火箭的先河，具有重大裡程碑意義。
自2016年國內火箭發動機的政策發生變化後，中國民營火箭走上了自主研發的道路，比如藍箭自研液氧甲烷火箭發動機及火箭，零壹則轉為自研固體火箭發動機及火箭。經過近三年的發展，中國民營火箭創業公司的數量不斷增加，新關注投資人數量在增加，數家知名基金今年紛紛投注，包括經緯、華創、高榕、晨興、IDG、順為、源碼、險峰、明勢、復興、賽富等在內的知名基金均有出手。
截至2019年1月，我國已有60餘家初創企業入局，大部分處於A輪和A輪之前，僅藍箭航天和零壹空間率先完成了B+輪和B輪融資，均已累計融資至少8億元人民幣。星際榮耀近日宣布，自2017年正式運營起，已經累計獲得各類投資逾7億元。
民營火箭的關鍵動力——發動機也實現了從固態向液態的升級。零壹空間早期以固體運載火箭起步，於2018年初，其自主研製的中國商用火箭液體姿控發動機試車成功;3月，藍箭航天10噸級液氧甲烷發動機推力室試車成功;星際榮耀在5月底成功實現15噸級液氧甲烷火箭發動機燃氣發生器點火試驗;在今年9月，藍箭自主研發的「天鵲」80噸液氧甲烷發動機短噴管推力室試車成功，僅用4年便做到了SpaceX10年時間研製的發動機性能。眾多裡程碑的實現，使得中國民營火箭之「火」來勢洶洶。
中國商業航天的事業版圖
根據SIA數據顯示，2016年全球航天產業的總收入為3391億美元，其中衛星產業的總收入約為 2610億美元，佔全球航天產業收入的77%，並且在2007年到2016年的10年間不斷增長，翻了一番。
其中，商業衛星研製與運營、商業火箭研製與發射是商業航天市場化程度相對高、商業模式較成熟的兩個領域。
1、衛星製造與運營
近幾年，全世界範圍內衛星行業都發生了深刻的變革。2005年以來，立方星技術出現，全世界出現大量的中小衛星和維納衛星。小衛星的出現衍生了航天市場對火箭的需求，而衛星的小型化、微型化，使其製造成本持續降低，製作迭代周期也在加快。
目前，就國內衛星市場狀況而言，仍然處於技術驗證、商業模式和盈利模式的探索以及衛星用戶開發階段，同時，衛星的發射資源也是難題之一。到2020年，全球大概有5千到6千顆待發射的低軌衛星，但現在真正服務於低軌發射的、大規模投入商用的火箭，市場上仍十分稀缺。面向低軌市場，全球範圍內較少的火箭供給與日益攀升的衛星發射需求矛盾凸顯，這是典型的賣方市場。
目前，民營火箭公司都在朝著發送衛星的目標而衝刺——藍箭航天的「朱雀一號」已經做了第一步的嘗試，星際榮耀也在研製能夠入軌的雙曲線一號運載火箭，計劃於2019年發射;較早成立的翎客航天，研製的新線一號(NL-1)火箭計劃於2020年進行首飛;零壹空間研製的OS-M型固體運載火箭也將於2019年首次發射，但截至目前，仍未有研製進展更新的消息。
國內外部分火箭運載能力對比
2、火箭研製與發射
目前來看，國內火箭製造商仍在設計和試驗階段，尚未達到量產要求。民營火箭主要還是產業鏈、技術的集群較量。
在研製方面，民營火箭的主要路徑差異體現在火箭發動機燃料選擇，現階段運載火箭主要為固體發動機火箭和液體發動機火箭。固體火箭相較液體火箭的最大優勢在於可以長期儲存，快速響應，在軍用領域意義重大。然而在商用領域，固體火箭燃料被國家嚴格管控，且價格較貴，另固體火箭載荷環境差、無法復用，在商業航天領域很難發揮其優勢。
液體發動機則可以通過可回收火箭重複利用，提升發射頻率和降低研製成本，進而提升發射價格的行業競爭力。在液體燃料中，液氧甲烷因其燃燒低積碳、高比衝、且來源廣泛，成本低廉的優勢，成為包括SpaceX、Blue Origin 、藍箭航天、星際榮耀、九州雲箭等多家公司優先考慮和選擇的方案。在國外，已有猛禽、BE-4等著名大推力液體發動機先例在國內，也有民企完成了80噸液氧甲烷發動機短程點火試車。
就發射市場趨勢而言，商業航天發射衛星所處軌道大多為近地軌道(LEO)與太陽同步軌道 (SSO)，以組網發射微納衛星和中小衛星星座為主，對於LEO軌道發射，0.5-1.5噸與5.5-7.5噸這兩個質量區間涵蓋了最多發射頻次。因此，以中型火箭為研製標準的和部分可承接訂製批量組網訂單的固體小火箭的民營火箭存在著廣闊的增量市場。
然而，與國家隊相比，民營固體小火箭的優勢並不明顯。以中國航天科工集團旗下「快舟」系列為例，，其商業衛星發射的國際報價為每公斤2.5至4萬美元，而快舟一號甲(KZ-1A)不足兩萬美元，如果是一箭多星價格還有下降空間。初創火箭公司的LEO運載能力500kg的火箭僅能滿足市場上非常少量的需求，這也使得國內眾多固體小火箭公司的發展路線可能趨於競爭紅海。
目前已經進入到固體火箭研製過程中的民營企業，也只能硬著頭皮把固體火箭做出來打出去。鑑於2018年多發固體探空火箭和一枚運載火箭已經完成了政策領域內投石問路的歷史使命，未來技術和市場的真正戰場或將進入到了液體火箭和自主研發發動機領域。伴隨著捷龍固體運載火箭2019年的首發，這個固體火箭領域的價格「殺手」也會給2019年發射的民營固體運載火箭增加一個問號，既生瑜、何生亮，有捷龍，民營固體運載火箭立足點在哪裡?
民營火箭企業們的兩大瓶頸
2018年民營火箭消息不斷，2019開始或將進入白熱化競爭階段，在此之前還需要突破下面兩大瓶頸。
1、上遊議價能力仍待考驗
民營商業火箭公司的原材料購買能力是決定火箭研製成本的關鍵因素之一。從這個方面來看，我國的材料提供商多為二級市場上市公司，如寶鈦股份、鋼研高納等，航天科技集團下的上市企業也在上遊環節中有著價格優勢的地位，而民營火箭公司對零部件生產供應商環節的議價能力相對一般。
另外，一旦民營火箭進入量產階段，保障零組件配套商按時交付可靠的零組件將成為各家火箭公司的關注重點。也就是說，外部採購也會帶來相當的質量控制風險。
作為全球商業航天領域的「標杆」，Space X降低成本的方式之一便是自建供應鏈。截止目前，已經有85%的供應鏈完成了自建，及獨立生產測試火箭的各個部組件。曾經，火箭的航天電子系統造價通常超過1000萬美元，如今，Space X自行研製的運算系統成本僅略高於1萬美元。
在國內，第一梯隊的民營火箭公司中僅有藍箭航天、零壹空間在自建工廠。據了解，兩家擬通過自建研製保障設施來縮短供應鏈，進而降低採購成本。
2、「民營火箭熱」的泡沫化或成問題
航天熱背後，民營航天公司一湧而起。目前來看，中國民營火箭根據市場估值可以分成兩個梯隊，第一梯隊包括藍箭、星際榮耀、零壹等幾家公司，目前新一輪的預期估值均在20億元人民幣以上，第二梯隊包括星途探索、九州雲箭、靈動飛天、深藍航天、翎客航天等公司，目前估值多在2億元人民幣以下。
從全球範圍來看，火箭的熱度一直在上升。Space X在2018年完成的I輪融資，估值已在280億美元以上。相比於2002年A輪的估值已翻了4300倍，相比於2010年F輪的估值已經翻了30倍左右。
但是，在「火箭熱」的大好形勢下，民營火箭泡沫化初現，部分沒有產品、技術「過時」、和同「國家隊」技術路線同質化、甚至PPT公司也受到關注，光環背後存在隱憂。
前幾年的大火的「造車新勢力」，也曾陷入泡沫化的困境，最終被資本拋棄。當年，遊俠汽車展示了一款名為「遊俠X」的概念車，與Model S外觀幾乎一樣，連內飾和中控系統KITT OS也與特斯拉類似。沒有自主技術，沒有人才團隊，這家急於求成的公司成為PPT造車的代表，「50個人」、「482天」、「自主研發底盤」這些原本飽含著汗水和淚水的情懷詞組變成了用於拉投資的籌碼。
這是產業在上升時難以避免的問題，然而，做任何一個行業都要懂得行業的邏輯，航天行業做的是技術的研發和產品的製造，而不是用噱頭去吸金，從業者必須回歸本源。中國商業航天的特殊性也決定了其更需要冷靜、有序的發展，投資者、媒體和普通民眾也需要更加理性地參與或認識這一行業，從而促進行業持續、健康、有序的發展。
民營火箭三大趨勢
火箭研製與發射等上遊產業最後的進入將集中在2019年上半年，未來1—2年的商業航天企業將會迎來第一次洗牌，而不同戰略的火箭製造商路徑差異體現在發動機、液燃料、大小，基礎設施保障等，這些差異也在一定程度上揭示了民營火箭的發展趨勢。
1、民營基礎設施能力開始建立
火箭的製造過程涉及發動機的密集試驗、熱試車等過程，如果進行標準化量產和火箭總裝還需要龐大的設施空間。就兩類火箭而言，固體發動機的製造由於燃料風險高，一向都由國家把控生產，發展相對成熟穩定;液體發動機的研發為了不影響研發進度，則具備自建試車臺的必要性。
我國液體火箭發動機試驗技術取得了很大進展，基本能滿足現有國家型號研製要求，但與美、德、俄羅斯等航天技術發達國家相比，在基礎設施上還有很多的不足，國家隊的設施仍要以超負荷的狀態滿足國家任務試驗需求。
如今，在政策的支持和市場的要求下，完善包括試車臺在內的基礎設施建設成為國內外民營航天企業發展共識。國內藍箭航天在湖州的智能製造基地一期工程已經通過竣工驗收並交付使用。這是國內首個民營火箭和發動機生產製造基地，也是目前亞洲最大的民營火箭製造工廠;零壹空間在重慶兩江的工廠也在籌備過程中。近日，據36氪報導，同屬於「第一梯隊」的民營火箭公司星際榮耀宣布將新融資用於運載火箭研製、液氧甲烷發動機研製、總裝總測基地建設和人才隊伍培養等方面。目前看來，第一梯隊的民營航天企業均在基礎設施建設方面有所投入。
2、「液體火箭」打開新思路
上文提到，相對於傳統固體燃料火箭來說，液體火箭有著顯著優勢。而在各種推進劑組合中，液氧甲烷成為公認的最佳選擇。
在液氧甲烷之前，四氧化二氮/偏二甲肼、液氧煤油和液氫液氧這三類液體火箭推進劑的發動機也曾被工程師們廣泛研究。綜合比較來看，四氧化二氮/偏二甲肼雖可在常溫下存儲，但比衝低、價格高且具有揮發性和毒性;液氧/液氫理論比衝最高，但是液氫價格極高，且密度極低，導致發動機需要過大的貯箱儲存液氫，增加結構質量降低質量數，同時液氫儲存溫度過低(-253°C)增加發動機設計難度;液氧/煤油由於結焦及積碳嚴重，限制了發動機燃氣發生器的最高溫度，進而限制了效率。
液氧/甲烷比衝高於液氧/煤油，不易積碳;工業級的液化天然氣均可直接使用，可以直接使用，來源廣泛，價格低廉;液氧/甲烷儲存溫度與空間環境溫度相近，適合空間環境長時間保存;儲存液氧和甲烷的貯箱體積相近，符合通用化設計標準，可進一步降低成本。
液氧煤油、液氧甲烷推進劑對比
以我國民營企業自研的朱雀二號運載火箭搭載的發動機為例，所用的液氧甲烷推進劑甲烷每千克價格約為5元，低於煤油價格約為每千克15元，液氫每千克約為300元。 目前，國外SpaceX、藍色起源均在研製液氧甲烷發動機，國內也有數家民營火箭企業都將液氧甲烷作為主要發展方向。
3、可回收火箭開闢疆界
現階段，民營火箭公司比拼的主要是研發和生產能力;未來，如何持續的降低成本提高可靠性，比拼的將是在可回收重複使用等方面的研發能力。重複使用是降低火箭發射成本的重要途徑之一，也是目前各國火箭研製的重點領域之一，而動力系統則是決定回收成功與重複使用的關鍵因素。
從技術層面分析，可回收火箭需要發動機在飛行過程中依次完成多次點火，不斷抵銷掉飛行速度，再回到地面。在現有技術條件下，液體發動機推進劑成本低廉，比衝高，推力可控性強，能夠反覆點火，因此液體發動機是可回收火箭研究的方向。
採用了液體發動機的Space X獵鷹9號已經實現了一級火箭的回收，開啟了可回收火箭的時代。在國內，關於可重複使用技術，目前僅有個別民企火箭公司在液體火箭設計過程中埋入相關接口，在未來可以增加組件或進行修正來進行復用試驗。
結論：
總的來說，商業航天的黃金時代即將到來。民營火箭都應該腳踏實地，冷靜地看待外界和資本的關注，針對可能存在的問題和隱患，積極地尋求解決之道。面對行業發展的趨勢，也應該尋找到自己新的定位，為自己創造更多的生存空間。
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