地球知識(shí)局

文字 | 緋紅之豬

校對(duì) | 朝乾 編輯 | e

12月3日，藍(lán)箭航天的朱雀三號(hào)運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空。朱雀三號(hào)實(shí)現(xiàn)了首飛入軌，但比較遺憾的是一級(jí)火箭未能成功回收。

（圖：藍(lán)箭航天）▼

據(jù)報(bào)道，朱雀三號(hào)的一級(jí)火箭著陸前發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火出現(xiàn)異常，導(dǎo)致失控墜毀于回收?qǐng)銎焊浇?。盡管如此，也已經(jīng)算是取得了不小的成功。

早在今年10月24日，馬斯克就在社交媒體發(fā)文，稱中國(guó)的朱雀三號(hào)有望超過自家獵鷹9號(hào)。當(dāng)然，馬老板也不忘找補(bǔ)一下，表示自己正在搞的“星艦”屬于另一個(gè)級(jí)別。

要知道，能被馬老板夸，尤其是能跟SpaceX的當(dāng)家花旦獵鷹9號(hào)火箭相提并論，說明朱雀三號(hào)是很有點(diǎn)東西的。和SpaceX相似，其背后的藍(lán)箭航天，是一家中國(guó)的民營(yíng)航天企業(yè)。

去年9月，朱雀三號(hào)完成了十公里級(jí)垂直起降飛行任務(wù)（俗稱“蚱蜢跳”）。一枚試驗(yàn)箭經(jīng)歷了空中發(fā)動(dòng)機(jī)停車——二次點(diǎn)火過程，穩(wěn)定落在距離發(fā)射工位3.2公里外的著陸場(chǎng)坪。

（圖：藍(lán)箭航天）▼

這幾年，我國(guó)的商業(yè)航天還真是一幅勃勃生機(jī)、萬物競(jìng)發(fā)的場(chǎng)面。既然已經(jīng)有了“國(guó)家隊(duì)”，我國(guó)為啥還要大力搞商業(yè)航天呢？

跑馬圈地得抓緊

一個(gè)最根本的原因是，單靠“國(guó)家隊(duì)”的發(fā)射速度與成本，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足現(xiàn)階段我國(guó)在衛(wèi)星發(fā)射領(lǐng)域的海量需求。

這里簡(jiǎn)要介紹兩個(gè)商業(yè)航空領(lǐng)域的熱門概念：“近地軌道空間”、“低軌衛(wèi)星星座”。

近地軌道空間，是指的是距地面200~2000公里的軌道，距離地球比較近，所以發(fā)射條件比較輕松、成本比較低。同時(shí)，近地軌道衛(wèi)星還具備軌道速度快、周期短等特性。

簡(jiǎn)單說，就是衛(wèi)星離地球更近、看得更清楚、通信速度更快。如此優(yōu)質(zhì)的空間資源，各國(guó)自然紛紛下場(chǎng)猛搶，尤其是美國(guó)。

近地軌道上的國(guó)際空間站

（橫屏，圖：Wikipedia）▼

而低軌衛(wèi)星星座，就是發(fā)射一大系列小衛(wèi)星，組成衛(wèi)星群，覆蓋地球表面足夠廣大的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)彼此間通信互聯(lián)。馬斯克的“星鏈”就是目前進(jìn)度最快的低軌衛(wèi)星星座，累計(jì)已發(fā)射超1萬顆衛(wèi)星。

“星鏈”可以在沒有通信基站的地方提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，比如美國(guó)有些地廣人稀的“大農(nóng)村”，至今都還沒“村通網(wǎng)”，當(dāng)?shù)鼐用窬涂梢越诲X裝個(gè)終端設(shè)備，解決最基本的上網(wǎng)需求。

俄烏戰(zhàn)場(chǎng)上，烏克蘭正是憑借“星鏈”，在基礎(chǔ)通信設(shè)施被摧毀的情況下，保持戰(zhàn)場(chǎng)通訊，沒變成為“瞎子”，甚至還靠著“星鏈”實(shí)現(xiàn)類似于“滴滴打人”的業(yè)務(wù)。

發(fā)射星鏈（圖：Space X）▼

問題在于，近地軌道空間能夠容納的衛(wèi)星數(shù)量是有限的。有觀點(diǎn)認(rèn)為，只能容納6~8萬顆左右。而美國(guó)SpaceX一家提出的計(jì)劃就有4.2萬顆，亞馬遜的“柯伊伯計(jì)劃”也有3200顆。

國(guó)際上對(duì)近地軌道空間的使用權(quán)，采用的是“先登先占”的規(guī)則。也就是說，如果我們不快點(diǎn)“跑馬圈地”，就會(huì)被美歐等先發(fā)國(guó)家吃干抹凈。

除了近地軌道空間有限，得抓緊送衛(wèi)星上天，衛(wèi)星的無線通信頻段也得搶?！靶擎湣睉{借先發(fā)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)占了Ku、Ka、E在內(nèi)的無線電黃金頻段。之所以叫“黃金頻段”，是因?yàn)檫@幾個(gè)頻率傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)。

全球主管頻段這一塊的，是國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）。ITU規(guī)定，衛(wèi)星通信系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商需申報(bào)要用的頻段，而且不是光申報(bào)就完事了，還有一柄叫做“七年有效期”的利劍懸在運(yùn)營(yíng)商頭上。

簡(jiǎn)答說，就是為了避免“占著那啥不那啥”的情況，ITU規(guī)定運(yùn)營(yíng)商必須在2年內(nèi)部署10%、5年內(nèi)50%、7年內(nèi)完成100%衛(wèi)星發(fā)射，否則就會(huì)在刪減后者申報(bào)的頻段。

可以說，我國(guó)對(duì)低軌衛(wèi)星星座的迫切需求，讓民營(yíng)航天這個(gè)硬科技領(lǐng)域成為新的風(fēng)口。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)也被我國(guó)納入到“新基建”的范疇，近年來不斷發(fā)布相關(guān)政策推進(jìn)。

然而，還有一座大山橫亙?cè)诿駹I(yíng)航天面前，那就是巨大的發(fā)射成本。

大衛(wèi)與歌利亞之戰(zhàn)

當(dāng)前，我國(guó)已有好幾個(gè)低軌衛(wèi)星星座正在搞，進(jìn)度比較快的是千帆、GW（國(guó)網(wǎng)）和鴻鵠三號(hào)這三家。

問題是，千帆預(yù)計(jì)2030年之前要發(fā)射1.5萬顆衛(wèi)星，但目前只發(fā)射了648顆，距離進(jìn)度落后相當(dāng)多，必須要盡快提升發(fā)射速度。

另外兩家也是面臨同樣的問題，GW星座預(yù)計(jì)發(fā)射1.3萬顆，鴻鵠三號(hào)是1萬顆。目前不能說是一點(diǎn)進(jìn)度沒有，那也是相當(dāng)落后，未來幾年得快馬加鞭了。

簡(jiǎn)單算下，千帆星座的1.5萬顆衛(wèi)星按“1箭18星”的發(fā)射效率，要在2030年之前完成，攏共得發(fā)射834次。問題是，我國(guó)2024年全年發(fā)射次數(shù)是68次，光靠“國(guó)家隊(duì)”顯然是不夠的。

我國(guó)低軌衛(wèi)星星座發(fā)展速度上不去，另一個(gè)重要原因就是發(fā)射成本太高了。有一種說法，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射的費(fèi)用是15萬元/公斤，一顆衛(wèi)星要是500公斤的話，單次發(fā)射費(fèi)用就得7500萬元，沒準(zhǔn)比衛(wèi)星本身的制造成本還高。

而朱雀三號(hào)由于可回收，能把發(fā)射成本打下來，目標(biāo)是降到每公斤2萬元，低于獵鷹9號(hào)的3千美元/公斤。

朱雀三號(hào)的體型，感受一下

（圖：藍(lán)箭航天）▼

面對(duì)這種發(fā)射量特別大的低軌衛(wèi)星星座，就必須極致降成本，否則全面商業(yè)化運(yùn)營(yíng)就會(huì)面臨巨大壓力。SpaceX之所以能成功，一個(gè)重要原因就是把發(fā)射價(jià)格降到了前所未有的程度。

用《硅谷鋼鐵俠》一書的比喻方式來說，過去人們?cè)旎鸺?，造出來的跟法拉利那么好，但到地方了就把法拉利給扔了；實(shí)際上，一輛本田雅閣就能完成類似的任務(wù)，要是下一次出門還開這輛車，成本就能大大降低。

《硅谷鋼鐵俠》中，就記載了一些用價(jià)格低廉的民用零部件，代替昂貴的航天級(jí)別零部件，達(dá)成同樣效果卻大大降低成本的故事。

停放在機(jī)庫的獵鷹重型火箭

（橫屏，圖：SpaceX）▼

SpaceX的另一個(gè)特點(diǎn)就是自制率非常高，自己就完成了80~90%的制造工作，包括火箭、發(fā)動(dòng)機(jī)、電子設(shè)備和其他零部件。

這似乎有點(diǎn)違背“哈耶克的大手”，在大家潛意識(shí)里，都覺得外包是降本增效的重要手段。再說很多中小企業(yè)一個(gè)小零件做幾十年，自己要從零開始，不見得有人家做得那么好。

然而，SpaceX的工程師們卻發(fā)現(xiàn)了其中的“華點(diǎn)”：外包企業(yè)肯定是要掙錢的，就必須向?qū)Ψ街Ц额~外的利潤(rùn)，壓價(jià)太狠也會(huì)把對(duì)方嚇跑；還有就是在自制的過程中，工程師能發(fā)現(xiàn)設(shè)備可精簡(jiǎn)的地方，能降低火箭整體的重量與制造成本。

自制率高還有一個(gè)好處，就是不用擔(dān)心被供應(yīng)商因各種原因“鴿了”，無法按時(shí)交貨，發(fā)射節(jié)奏還是牢牢掌握在自己手里好。

一些SpaceX的宣傳照片

（圖：SpaceX）▼

2024年，SpaceX總共發(fā)射了138次，其中134次是獵鷹9號(hào)和重型獵鷹。北京時(shí)間11月1日，一發(fā)“自用29手的”獵鷹9號(hào)把28顆衛(wèi)星送上了天，衛(wèi)星入軌總數(shù)累計(jì)已超過1萬顆。

23年全年，SpaceX發(fā)射質(zhì)量合計(jì)1195噸，全球占比高達(dá)80%。如果“星艦”也搞定了，投入到商業(yè)運(yùn)營(yíng)，SpaceX這個(gè)數(shù)據(jù)將會(huì)變得非?？植馈?/p>

馬斯克的SpaceX起跑就早、還特別能跑。而中國(guó)商業(yè)發(fā)射這一塊，落后SpaceX還相當(dāng)多，屬于時(shí)間緊、任務(wù)重。

SpaceX目前正在搞的“星艦”，是人類有史以來最強(qiáng)大的火箭運(yùn)載系統(tǒng)。

“星艦”的第一級(jí)火箭，就配備了多達(dá)33臺(tái) “猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)，單發(fā)推力高達(dá)230噸。而第二級(jí)采用可回收設(shè)計(jì)，擁有3臺(tái)真空版“猛禽”與3臺(tái)海平面版“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)。最恐怖的還是其運(yùn)載能力，即完全回收條件下能裝100~150噸。

猛禽真空發(fā)動(dòng)機(jī)（RVac）

（圖：X @SpaceX）▼

目前，“星艦”造價(jià)將近1億美元，規(guī)劃未來發(fā)射成本將會(huì)降到千萬美元級(jí)別。這么算的話，就是約200美元/公斤。要是能成的話，SpaceX的優(yōu)勢(shì)之大，堪比賽車比賽中的套圈。

盡管差距很大，但我們也沒必要被嚇住。遙想97年美國(guó)F-22首飛，一年后我國(guó)殲-10才剛剛上天，那個(gè)差距更恐怖。而現(xiàn)在，我國(guó)六代機(jī)滿天飛，美國(guó)的F-47不還在PPT上嗎？

馬斯克的星艦，長(zhǎng)這樣

（橫屏，圖：Space X）▼

商業(yè)航天，下一個(gè)風(fēng)口

也許中國(guó)的商業(yè)航天，會(huì)走上我國(guó)的新能源汽車產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)的路子：國(guó)家大力推動(dòng)、政策扶植給行業(yè)創(chuàng)造風(fēng)口，短時(shí)間內(nèi)很多新勢(shì)力冒頭，經(jīng)過行業(yè)“大逃殺”，孕育出一批中流砥柱。

這幾年，國(guó)內(nèi)民營(yíng)航天企業(yè)也出現(xiàn)過比較抽象的事情，不乏PPT畫大餅、靜態(tài)試驗(yàn)把山給炸了的……但這也是從混亂無序、野蠻生長(zhǎng)到行業(yè)健康快速成長(zhǎng)的一個(gè)過程。

誠(chéng)如SpaceX，也是經(jīng)過了“三步走”才發(fā)展至今的：早年的“獵鷹1號(hào)”，在炸了3次火箭、公司差點(diǎn)破產(chǎn)才成功的。之后“獵鷹9號(hào)”和“重型獵鷹”步入正軌、成為賺錢的“金雞母”，從而讓公司得以繼續(xù)研發(fā)更大更強(qiáng)的“星艦”。

尚處草創(chuàng)階段的中國(guó)民營(yíng)航天，盡管要面對(duì)SpaceX這樣的龐然大物，但同樣可以“摸石頭過河”。開頭提到的“朱雀三號(hào)”，就采用了與獵鷹9號(hào)相同的不銹鋼可回收箭體、液氧甲烷燃料。

（圖：藍(lán)箭航天）▼

“國(guó)家隊(duì)+企業(yè)隊(duì)”的發(fā)展模式，其實(shí)很適合在航天這一塊大展身手。

“國(guó)家隊(duì)”搞更重要的項(xiàng)目，如空間站、登月、火星探測(cè)等等。而“企業(yè)隊(duì)”則可以做類似“星鏈”這樣的項(xiàng)目，既給國(guó)家隊(duì)減輕了發(fā)射壓力，低軌衛(wèi)星星座項(xiàng)目也能靠企業(yè)隊(duì)提速降本，屬于雙贏。

其實(shí)航天也是一條復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)鏈，絕不是幾發(fā)火箭、幾顆衛(wèi)星就完事了的?；鸺咸毂澈螅行滦筒牧涎芯?、衛(wèi)星設(shè)計(jì)制造、火箭發(fā)射等諸多重要節(jié)點(diǎn)。

國(guó)家為啥大力推動(dòng)民營(yíng)航天，其實(shí)就是想讓更多的人才、資本、技術(shù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，走科技創(chuàng)新這一塊。

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識(shí)局立場(chǎng)

封面：藍(lán)箭航天