中國「馬斯克」在簡陽誕生?成都商業航天未來在哪?

2020-11-13 九天樓

11月7日15點12分,星河動力(北京)空間科技有限公司(以下簡稱「星河動力」)自主研發的「穀神星一號(遙一)簡陽號」商業運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射。本次發射順利將國電高科天啟11星精確送入預定軌道,這是星河動力公司實施的首次發射任務,也是中國民營商業火箭首次進入500公裡太陽同步軌道。

消息傳來,全國關注,央視新聞更是連續兩天進行長時段深度報導。

星河動力新一代商業運載火箭創新研發生產基地項目位於簡陽市的成都空天產業功能區。發射成功後,外界期待,這裡是否會走出中國「馬斯克」?而根據知名金融服務公司摩根史坦利的預計,到2040年全球太空經濟的價值將會達到1萬億美金,這也意味著成都的航天產業有了更大的想像空間。

「穀神星一號」商業運載火箭在酒泉衛星發射中心首發成功。

穀神星一號發射成功 有什麼樣的突破?

「穀神星一號(遙一)簡陽號運載火箭」(以下簡稱「穀神星」)是星河動力自主設計的四級固體運載火箭,一二三級採用固體發動機,四級為先進液體上面級,火箭直徑1.4米,全長19米,起飛質量30噸,500公裡太陽同步軌道運載能力300公斤,700公裡太陽同步軌道運載能力約230公斤。

圍繞穀神星,星河動力開展了多項創新和突破。

首先,穀神星是首款使用矢量發動機的民用火箭。

矢量發動機,即通過尾噴管偏轉,實現火箭姿態的變化控制。

使用矢量發動機意味著的火箭會飛得更穩,可以更準確地控制火箭姿態,因而火箭飛行的可靠性和安全性也會更高。

與造飛機一樣,火箭發動機同樣是核心的核心。使用普通發動機的火箭,一般依靠火箭頂端的發動機裝置進行位置調控。矢量發動機,此前曾在長徵11號好使用過。

其次飛行高度再突破。

2019年7月25號,另一家民營商業火箭公司首次實現發射入軌。當時這枚火箭將多顆衛星送入300公裡圓軌道。

穀神星此次高度達到500公裡太陽同步軌道,這是目前民營火箭成功發射最高的一次。

500公裡太陽同步軌道,是商業衛星一個標準作業軌道。目前民營衛星公司發射的微小型衛星一般在10公斤到200公斤,選擇的軌道基本上都是太陽同步軌道,高度在500公裡到700公裡範圍之間。

成都空天產業功能區產業顧問李輝解釋說,在300公裡左右,衛星受到微弱空氣阻力等因素影響,會慢慢降軌「掉下來」,這時衛星需要用自身動力維持軌道狀態,會造成使用壽命的減少。而發射的位置越高,對運載火箭的要求、考驗也越高。

第三是精確入軌。

穀神星搭載的天啟11星,是國電高科公司搭建物聯網組網衛星中的一顆。

將天啟11星送到原有兩顆衛星之間,需要精確入軌。目前從衛星運營方了解到信息看,此次入軌質量非常高。

同時,穀神星還自主研製了低室壓、高比衝、高裝填比的姿軌控動力系統,實現了減重增效;創新採用了面向低燃料消耗的火箭滾動通道簡約控制技術,實現了運載效率大幅提升;首創基於三維實體建模和參數正交化的火箭模態精確預示方法,意味著精度提升一個數量級。

入軌是一個火箭公司最基本的門檻,跨過這道門檻才能談商業、談市場。

「穀神星一號(遙一)簡陽號」商業運載火箭。

成立不到三年 這是家什麼樣的公司?

劉百奇創立星河動力時,其實是國內商業航天發展的第二階段。

從2014年開始,翎客航天、藍箭空間等一批民營商業火箭公司陸續成立。但2018年則被認為是全球商業航天發展全面加速的一年。

2018年2月初,美國太空探索技術公司(Space X)的「重型獵鷹」火箭將一輛跑車發射到太空。由此拉開了全球商業航天領域激烈競爭的序幕。

同在這一年2月份,劉百奇和四位夥伴創立了星河動力。

劉百奇生於1978年,在北京航空航天大學畢業後留校任教三年,後到中國運載火箭技術研究院從事火箭總體設計工作。

當年4月,國家航天局相關負責人在新聞發布會上明確表示,國家建設航天強國的重點任務之一,就是貫徹落實軍民融合發展戰略,大力推進商業航天發展。在政策與資本的推動下,當年國內就有多家民營火箭公司進行了試射。

截至目前,在全國10餘家民營火箭公司中,星河動力是兩家有能力發射火箭入軌的公司之一。

「從全球範圍看,我們是從成立到火箭入軌用時最短的公司,也是全球範圍內從成立到入軌花錢最少的公司。」劉百奇說,公司在成立之初就瞄準「500公裡」的軌道市場,同時公司100多人的技術團隊,有70%—80%有10年到20年的航天從業經驗,「兩方面原因,讓公司快速發展。」

作為一個初創民營火箭公司,靠什麼吸引到這些資深技術人員?劉百奇說,從大環境來說,國家出臺了一些鼓勵政策,這些技術人員敢於從過去穩定的體制內出來創業。其次,資本現在也願意進入到商業航天領域。

穀神星首飛成功,再次引發誰是中國「馬斯克」的討論。

作為Space X創始人,馬斯克刷新了人們對商業火箭的認知。

但在劉百奇看來:「我不認為我們需要成為馬斯克,因為中國商業航天產業的市場環境、發展的思路和美國都不一樣,我們有很多問題等待著我們自己去解決,只要解決了產業的問題,我們就可以成為一個值得尊重的企業,沒有必要去重複馬斯克做的。」

劉百奇坦誠,和國內相比,Space X優勢在於起步比較早,技術上也具有一定的領先性。

「中國民營商業火箭起步雖然比美國晚了整整30年,但是在國家的政策支持鼓勵、資本市場大力加持和創業者的不懈努力奮鬥下,僅發展五年就實現了太陽同步軌道的發射入軌,這是非常了不起的成績,標誌著中國商業航天時代真的到來了。」劉百奇說。

成都空天產業園區效果圖。

互相選擇 為何落子成都?

幾乎就在星河動力創立的同時,位於簡陽的成都空天產業功能區就「找上了門」。

彼時,該功能區剛剛確認產業定位,這是成都市66個產業功能區中唯一以航天產業為主導的功能區,核定範圍168.5平方公裡,定位為成都市航天裝備產業集群發展承載地,打造全國知名的商業航天產業基地。

雙方都是初創,如何建立信任?

成都空天產業功能區管委會副主任葉明洋介紹說,當時幾次到北京與劉百奇團隊接洽,一方面宣講四川省、成都市以及簡陽三級政府出臺的有關支持政策和功能區的相關配套、規劃,一方面也是考察。

葉明洋說,首先看團隊,星河動力的技術人員都是資深航天工作從業者。再看投資方,當時星河動力獲得北航校友投資基金元航資本的天使輪投資。

星河動力選擇簡陽的原因也很簡單。

「功能區有一整套的航天產業發展規劃,這對我們初創的商業航天企業來說是一塊沃土,功能區從政策、企業發展的物理空間以及資金等方面都做了大量的準備,所以我們就來了。」劉百奇說。

成都空天產業功能區效果圖。

今年9月25日,簡陽將成都空天產業功能區(北京)推介會開到北京。發布了《成都空天產業功能區機會清單》,涉及基礎及公服配套設施、產業孵化器、產業加速器3個類別15個項目。

業內人士看來,此次發布的機會清單,是成都空天產業功能區打破供需信息壁壘、打造商業航天產業新樣板的一次嘗試。

目前,成都空天產業功能區已籤約引進航天科技七院、星空年代等知名企業,其中四川航天高新技術軍民融合產業基地已建成投產、星空年代在匈牙利獲頒我國海外首張涵蓋網際網路直播和廣播電視轉播的全牌照。

劉百奇說,目前星河動力功能區的廠房已經建起來了,正在積極開展量產準備相應工作。

建設中的成都空天產業功能區。

萬億美金市場 打造什麼樣航天產業?

穀神星首飛成功,極大提振了投資者以及成都空天產業功能區的信心。

根據知名金融服務公司摩根史坦利的預計,到2040年全球太空經濟的價值將會達到1萬億美金,那麼國內的市場將會有多大?

今年4月20日,國家發改委首次明確新型基礎設施的範圍,衛星網際網路被納入「新基建」範疇。

對此成都空天產業功能區已有明確認識:「這將會成為我國商業航天產業發展最主要的推手,在未來10年內,我國商業航天90%的業務來源將會與衛星網際網路相關,衛星網際網路將會是商業航天產業格局形成決定性的力量。」

「衛星網際網路要取得商業上成功的關鍵,將面臨兩大問題,一是應用市場的培育,解決收入從哪裡來的問題;二是打造全新的產業配套體系,把衛星製造和火箭發射成本降低到原有的1/5-1/10。」李輝說,這兩個都是成都空天產業功能區的機會。

而四川擁有廣泛的衛星網際網路應用場景。成都空天產業功能區也在籌謀整合甘孜、阿壩、涼山等四川偏遠地區應急通訊、森林防火監控、地質災害監控、孤立的村莊學校的低成本寬帶接入等市場需求,共建衛星網際網路創新應用示範區,共同探索衛星網際網路盈利模式。同時以衛星網際網路建設需求為牽引,以全新機制垂直整合國內外頂級創新資源,在成都共同引進和打造可復用商業火箭智能製造、衛星大規模智能製造、應用系統及終端的研發量產為核心的全新衛星網際網路生態鏈,推動成都及四川成為具備國際影響力的商業航天及衛星網際網路產業重鎮。

為此,成都空天產業功能區進行了提前布局,設立產業孵化器類項目4個,產業加速器類項目6個。同時還將成立「空天技術創新工廠」,計劃通過5年時間,推動國內領先的關鍵技術能力快速形成量產產品,成為國家衛星網際網路工程重要的產業配套基地。

《航空知識》主編、航空專家王亞男認為,從未來來看,中國的航天發射計劃很有可能有一部分的任務會轉為由商業航天企業去承擔,但這一前景能否實現,很大程度上取決於這些商業航天企業能否健康快速地發展。

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