為什麼中國需要自己的商業火箭?

2020-09-05 競科技


「Space is hard!」這是每每航天任務失敗後最常被說起的一句話。的確,前進太空很難,且不說人類探測火星的成功率至今不超過50%,美國在登月過程中也遇到「阿波羅13號」這樣的驚險一刻,就連看似已經如常態化運營的國際空間站輪替也不能做到次次順利,2018年10月11日,兩名太空人就在搭載俄羅斯「聯盟」號飛船前往國際空間站過程中火箭引擎發生故障,太空人緊急逃生返回地面。


但即便如此,太空這片尚未被開發的沃土依舊在近十幾年的時間內吸引了大批冒險者,太空經濟也被視為不遠的未來最有希望呈現爆發式增長的「藍海」市場。諸如衛星製造、衛星運營、太空旅遊、行星資源開發等等概念紛紛上馬,各細分賽道都出現了佼佼者。高盛甚至預測人類的第一個萬億美元富翁就將來自太空行業。


而欲開發太空就要先進入太空,若想實現上述的種種美好目標,廉價、可靠、規模化運營的商業化火箭是最基本的要求。當下,全球範圍內SpaceX一馬當先,已經壟斷近半數航天發射市場,正在構建的Starlink也和美國軍方關係緊密。為了應對這一現狀,出於商業競爭和國家安全的雙重考慮,中國需要自己的商業火箭企業。


2020年8月25日,北京星際榮耀空間科技有限公司完成近12億元人民幣B輪融資,本輪融資由金融街資本運營中心領投,中金甲子、凱聯資本、上海科創基金、廣合信誠、泰中合資本、紅杉資本、中信證券、招商證券、旋石天成、銀盛泰資本、玲瓏金山股權投資、亞祥興泰、珠海順聯、南平百益等跟投,老股東經緯中國、鼎暉投資、甘泉資本等繼續跟投。



作為國內商業火箭領域的領軍者,星際榮耀的此輪融資不僅創下了國內商業航天領域單輪融資的最高紀錄,使其估值接近獨角獸級別。更重要的是,大筆資金的進入也為其在「重資產」的商業火箭領域繼續奮戰、引領行業帶來了底氣。


一切源於高速增長的市場


航天發射對於普通人來說是一個陌生的領域,在大眾看來,它似乎只是新聞媒體上的一條快訊,雖然時常和國家民族的未來乃至全人類的命運捆綁在一起,但從未被仔細拆解討論過。


概括來說,國家層面的航天活動包含國防安全科學探索兩個維度,無論是美國的NASA、歐洲的ESA、日本的JAXA還是國內的航天局、航天科工和航天科技集團,都是為這兩個目標服務的。而歷史上鼎鼎大名的V2火箭、阿波羅工程、太空梭、GPS、哈勃望遠鏡和國際空間站等計劃也都相應而生的產物。



不過,隨著冷戰的結束和航天技術紅利的釋放與擴散,航天這個看似高大上的概念迎來了商業化的機會。經過近20年的發展,全球範圍內的商業航天已經初具雛形,未來的前景更是值得期待。


根據本月聯合市場研究公司(Allied Market Research)發布了一份題為《按有效載荷劃分的太空發射服務市場 : 2020-2027年全球機遇分析和產業預測》的報告。根據該報告,全球太空發射服務行業在2019年獲得了98.8億美元的收入,預計到2027年將達到324.1億美元,從2020年到2027年的複合年增長率為15.7%


值得注意的是,根據太空基金會(Space Foundation)的報告,儘管今年新冠疫情流行,但太空發射似乎並沒有受到太大的影響。20202年上半年,從1月1日到6月30日,全球航天發射次數為41次,接近5年平均每年同期發射43次的水平。


之所以會出現如此高的成長,主要在於各國政府對太空探索活動的投資增加,對商業性近地軌道衛星發射的需求激增,同時,上萬顆商業衛星的發射需求也推動了全球太空發射服務市場的增長。另一方面,與通過創新和太空旅遊降低太空發射服務價格有關的研發活動將在今後幾年中創造新的機會。


按有效載荷劃分,衛星部分在2019年佔據了最高的市場份額,佔據了全球太空發射服務市場的一半以上,預計在預測期內將保持其在收入方面的主導地位。這歸功於其在通信和地球觀測中的商業用途,幫助企業提高了數據的準確性與相關性。


按發射平臺劃分,陸地發射在2019年貢獻了全球太空發射服務市場的90%以上,估計將在整個預測期內保持其絕大部分份額。這是因為與其他平臺相比,陸地發射兼具成本效益和技術先進性。此外,在預測期內,海上發射也將有望實現最大16.9%的複合年增長率。


按國家地區劃分,美國在2019年佔全球太空發射服務市場的近五分之二,預計在預測期內將保持其領先地位。此外,從2020年到2027年,仍將以17.2%的最高複合年增長率增長。這是由於製造商專注於業務擴張和政府對衛星和太空探索活動的支出激增。



目前,領先的市場參與者包括空客集團、波音公司和洛克希德·馬丁合資的聯合發射聯盟(ULA)、三菱重工、諾斯羅普·格魯曼、中國航天科技集團公司、阿麗亞娜航天公司等國資或半國資背景企業,但SpaceX也位列其中預示著民營企業在該領域將大有作為。


SpaceX珠玉在前


都在談論SpaceX,但它到底有多成功?近期,有關SpaceX的一條重磅消息是在融資19億美元後,該公司的估值已經來到了460億美元,在全球範圍內也是數一數二的超級獨角獸。那麼SpaceX到底做對了什麼?其對於中國的商業火箭公司有何借鑑?


根據統計,SpaceX今年可能會發射大約15次對外商業任務(總發射次數可能超過36次),假設每次發射的平均收入為8000萬美元(獵鷹9號發射起價約為6000萬美元&獵鷹重型火箭任務成本高達1.5億美元),這相當於SpaceX在2020年約有12億美元的發射收入,但考慮到個別高價值載荷(例如一次超過3億美元的獵鷹重型火箭任務),SpaceX發射收入有望在今年突破20億美元,數值可觀。


同時,投資者很可能也在Starlink全球網際網路上大舉押注,預計到2025年,Starlink的估值可能超過300億美元。此外,SpaceX正在加速研發和測試其星際飛船,其包括日本富豪前澤友作(Yusaku Maezawa)在內的首批太空乘客將在2023年1月份開始繞月之旅。最終,這種飛船將搭載100名乘客前往月球、火星甚至更遙遠的太空深處,這種想像力也是傳統行業的估值方法難以衡量的



作為一家以製造和發射火箭和飛船為主的航天技術公司,SpaceX自2002年成立以來從無到有地製造了一系列火箭和飛船系統。其核心理念是通過使系統的各個部件可以重複使用來大幅降低成本,該公司已經在許多火箭部件的重複使用和重複發射方面展示了成功的經驗。如今,SpaceX的商業模式正在不斷發展,並蘊藏著巨大的潛力。


近幾年來,SpaceX在太空發射服務領域表現出色,不僅佔據了主導地位,而且憑藉一己之力將美國在商業太空飛行器發射方面的全球市場份額從十年前的幾乎為0拉抬到2020年的65%


這動搖了行業現狀,迫使阿麗亞娜航天公司和聯合發射聯盟等現有公司開發類似的低成本發射系統。而老牌航天強國俄羅斯受害尤深,市場份額從2016年的15%下滑到2018年的6%,還不得不主動降價30%。


在基本保持盈利的情況下,SpaceX以比現有廠商低得多的價格提供商業(偶爾也包括軍用)衛星的發射服務,從某種程度上也是一條攪動行業的「鯰魚」


目前,該公司的收入取決於兩個收入驅動因素:一年中成功發射的次數(Number of Successful Launches in a year),以及每次發射的平均收入。SpaceX公司一年內成功發射的總次數從2014年的6次攀升至2017年的18次再到2018年的20次成功發射。


由於其每次發射的收入與競爭對手相比大幅降低,使得SpaceX能夠進一步提高其市場份額。此外,在2017年的18次發射中,有5次用到重複使用火箭。隨著SpaceX的重複使用火箭表現越來越好,發射之間的停機時間應該會進一步減少,周轉率會更高。


SpaceX公司發射商業衛星有固定的價格,並為選擇重複使用火箭部件的客戶提供可觀的折扣。此外,該公司還有數百萬美元的一次性付款與NASA和Iridium等一些客戶的長期合同掛鈎,這在最初幾年裡提高了付款。這也解釋了為什麼SpaceX每次發射的平均收入從2014年的估計1.75億美元減少到2017年的7200萬美元左右,之後又在2018年下降到6500萬美元,2019年進一步下降到6000萬美元


雖然與其他玩家相比,SpaceX每次發射向客戶收取的費用要低得多,導致利潤率與現有廠商相比較小,但這讓SpaceX能夠進行更多的發射,使其有更多機會完善和升級其重複使用火箭。換句話說,太空發射服務為SpaceX提供了正向現金流,同時使SpaceX專注於其星際旅行這一長期目標的研發。


誠然,對於SpaceX何時(以及是否)成功完成將人類送上火星的任務,以及是否能夠實現盈利很難給出一個具體的時間表。然而,該公司的估值持續增長也有其自身邏輯,那就是其天基全球網際網路星座Starlink。



SpaceX的Starlink衛星發射效率極高,僅僅是今年就已經從0發展到了目前的超過650顆。未來,這些衛星將在全球範圍內提供低成本的網際網路接入。


而利用可重複使用的火箭技術實現地球上的高速點對點旅行也是SpaceX的構想之一,其價值是利用高速火箭系統與航空公司直接競爭,實現30分鐘內抵達全球任意一點的目標。


以上幾個極具想像力的業務規劃相應的拉高了SpaceX的估值。若根據SpaceX公司2014年120億美元和2017年210億美元的估值數算下來,該公司的營收倍數從11.4提高到了16.2,增幅超過了42%。這意味著從長遠來看,Starlink和點對點地球旅行具有巨大增長潛力。


誰是中國隊的代表?


就目前來看,國內民營商業火箭的潛在王者應該會在星際榮耀、藍箭航天和星河動力等幾家公司中產生,而星際榮耀在完成近12億元人民幣的國內商業航天領域單輪融資最高紀錄後,其贏面顯然又大了一截。


北京星際榮耀空間科技有限公司成立於2016年10月。本輪融資將主要用於雙曲線系列運載火箭的研製、焦點系列可重複使用液氧甲烷發動機的研製以及人才隊伍的建設培養等方面。


星際榮耀團隊目前有100餘名成員,其中有核心成員經歷過國內運載火箭的全流程研製,在運載火箭研製方面的平均從業時間超過12年。而超過90%的碩士以上學歷人員構成也符合同行業常規以上水平。


自成立以來,星際榮耀按「由固到液、由小到大」(從固體動力火箭到液體動力火箭、從小型運載火箭到中大型運載火箭)的技術發展路徑,在固體運載火箭和液體可重複使用運載火箭的研發方面均取得相應進展。



固體運載火箭方面,2019年7月25日,星際榮耀在酒泉衛星發射中心成功完成雙曲線一號遙一運載火箭發射任務,並且型號首飛即將載荷以極高精度送入預定軌道,成為中國首個成功完成運載火箭入軌發射任務的民營公司。


雙曲線一號(Hyperbola-1)運載火箭為四級小型固體運載火箭,四級均為固體發動機,輔以液體姿控發動機。火箭直徑1.4米,總長24米,總質量約42噸,起飛推力為770KN。500公裡太陽同步軌道運載能力大於300公斤,700公裡太陽同步軌道運載能力225公斤。雙曲線一號可提供整箭產品、衛星發射(單星或多星)、搭載服務、增值服務等多種服務形式。


液體可重複使用運載火箭方面,星際榮耀自主研發的焦點1號液氧甲烷發動機為雙曲線二號可重複使用運載火箭適配,真空推力15噸,真空比衝大於355秒,變推範圍為40%~105%,已相繼完成多次全系統長程試車、二次啟動試車、大範圍連續變推力試車等一系列重要地面試驗。規劃中的還有百噸級焦點2號發動機


焦點1號液氧甲烷發動機


而作為星際榮耀未來的液發生力軍,雙曲線二號(Hyperbola-2)運載火箭採用兩級串聯構型,長度為28m,一級箭體直徑3.35m,二級箭體直徑2.25m,起飛推力106t,近地軌道運載能力為1.9噸,用於提供小衛星發射服務。未來規劃中的還有中型液體可重複使用運載火箭雙曲線三號亞軌道太空旅遊概念飛行器


雙曲線二號的亮點是採用液氧/甲烷作為推進劑,無毒無汙染,一子級具有垂直著陸回收功能,可以重複使用,進一步降低衛星發射服務成本。星際榮耀計劃於2021年進行雙曲線二號一子級百公裡級垂直起降試驗,並於同年執行雙曲線二號遙一首飛發射及一子級垂直回收任務。


今年4月,國家發改委首次明確「新基建」範圍,衛星網際網路與 5G、物聯網、工業網際網路一併納入通信網絡基礎設施,低軌衛星網際網路進入高速發展階段。在此背景下,運載火箭作為目前將衛星等載荷送入軌道的唯一運輸工具,擁有亞軌道旅行、商業太空站建設等大規模太空應用及深空探測等方面的廣闊市場。


原創:競科技

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