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大航天時代,中國如何追趕馬斯克?

作者:正和島

2024年全國兩會上,“新質生産力”被寫入了2024年政府工作報告,并被列為2024年十大工作任務之首,“要積極打造生物制造、商業航天、低空經濟等新增長引擎。”

作為新質生産力的重要組成部分,商業航天正待展翅高飛。

2023年,中國共完成67次火箭發射,僅次于美國,占全球火箭發射次數的30%。

目前國内湧現出一批商業航天公司。但目前國内的商業航天公司存在哪些問題?我們與國外的差距在哪?怎樣才能追上美國的腳步?需要多久?

就上述問題,我們采訪了中科宇航董事長兼總裁、力箭系列火箭總設計師楊毅強。

作為國内首家混合所有制的商業航天公司,中科宇航的力箭一号運載火箭已經發射了37顆衛星共3.5噸載荷,力箭一号遙二運載火箭發射的衛星數量和重量超過了前八次國内所有商業航天企業的總數量和總重量。

楊毅強表示,目前在全世界範圍内,能與美國競争的,隻有中國。但我們與美國之間還有很大的距離,在回收方面有30年左右的差距。

以下是采訪内容精編,内容很精彩,希望對你有所啟發。

口 述:楊毅強 中科宇航董事長兼總裁、力箭系列火箭總設計師

采 編:米麗萍

來 源:正和島(ID:zhenghedao)

大航天時代,中國如何追趕馬斯克?

一、和美國相比,中國的商業航天還有較大距離

問:在商業航天領域,我們首先能想到的就是馬斯克的SpaceX,可以說是目前世界上走在最前面的,現在各個國家都發展到什麼階段了,我們與國外的差距在哪?

楊毅強:商業航天領域,中美兩國是比較大的博弈。

美國的商業航天最早可以追溯到1962年,當時美國在自己的火箭上搭載了一個民營企業的衛星。上世紀70年代,一個軍用的載荷裝到了民用的衛星上。

在法律與法規方面,美國的航天從上世紀60年代開始就有上百項的修改,真正進入商業航天時代是從上世紀80年代開始。

美國的航天飛機在發展到一定程度後,就開始了低成本入軌計劃,在入軌、低軌的發射市場上,除了傳統的波音等大公司之外,開始向其他民營企業來開放,是以它發展的時間很長。

在衛星行業,馬斯克做星鍊并不算最早的,早期的銥星在技術上是成功的,但是在營運模式和成本上難以投入市場。

現在來看,可以說SpaceX是美國商業航天領域最有代表性的企業,主要有幾件代表性的事情。

第一,“獵鷹9号”的可重複使用,大大降低了成本。上世紀90年代中國的火箭價格是美國的三分之一,是以我們才有了那段黃金時期,在國際市場發射了很多衛星,銥星我們就發射了14顆,還有很多澳洲、歐洲的衛星等。但是現在,馬斯克的價格是我們的三分之一,他使每公斤的入軌品質的費用降到了3000-5000美元。

第二,由于衛星本身入軌費用的降低,低軌網際網路衛星的成本也大大下降,現在星鍊已經超過5800顆,量變就促成了質的變化,它已經有240萬左右的使用者。

第三,SpaceX還研制了星艦,如果成功的話,他可以把回收入軌的費用降到幾百美元,甚至對航空業造成巨大的沖擊。未來我們去美國就不用坐波音767、777了,坐星艦一小時不到就到了。而且它一級和二級都是可複用的,會改變這方面的大生态。

我們在大動力、大推力的發動機和回收方面,和美國存在着代差。以前沒有馬斯克的時候,我們和美國的傳統航天距離大概是15年,當時我們火箭的性能不如美國,但是在價格上有優勢。

馬斯克對這個行業的影響是世界性的,對衛星市場、通信市場的沖擊都很大。歐空局的阿裡安6火箭一直推遲,日本的H3火箭剛剛飛成,但不可複用,成本大大高于馬斯克,美國聯合發射聯盟公司(ULA)的新火箭也舉步維艱。

站在全世界範圍内,能跟美國有競争力的就是中國。

現在我們和美國的差距主要在4個方面,首先是回收,馬斯克的火箭從2015年開始,已經有上百次的複用了。其次是發射密度,前兩天馬斯克在24小時之内發射了3枚火箭,2023年共發射了96次,中國所有的公司一共才67次。

還有是在入軌品質上,馬斯克是1000多噸,我們隻有100多噸,不及十分之一。還有衛星網際網路、低軌網際網路的投入使用,他的衛星網際網路市場已經進入67個國家,有200多萬使用者,收入将近40億美元。

我們的商業航天發展了10年,現在剛剛走過初創階段,顯現出了一些頭部企業,比如中科宇航從第一發火箭開始,已經能夠提供一噸以上運載能力的發射服務。

在可重複使用方面,多家商業航天企業都進行了一些驗證性的試驗,但離真正的回收還有比較長的距離。

在衛星方面,我們自己在天上的商業衛星有300顆左右,主要以遙感衛星為主,已經開始提供一些遙感的服務,比如農業、國土普查等方面。

在低軌網際網路方面,中國現在成立了星網公司,上海垣信也開始研發千帆星座,應該說未來兩年會初步形成一個低軌網際網路的服務能力。

現在就是處在這樣一個階段,在世界上肯定是第二,但跟美國這個航天強國相比,還是有比較大的距離。

問:那我們将來要多久能趕得上美國?

楊毅強:我覺得中國人很勤奮,不管在哪個行業,隻要我們想去做,我相信我們能夠做好。

我們現在和美國的火箭回收差30年,但是我們不會用30年的時間去趕上它,我們用更短的時間,比如說5-10年趕上美國是有可能的。

在衛星方面,我們已經有頭部企業顯現出來,有不可想象的衛星的工業化,低成本已經初步實作,随着海南商業航天發射場,以及我們和藍箭這樣有專有發射工位的企業誕生,我覺得有一天肯定能趕上。在我自己看來,我們能用10年的艱苦奮鬥,趕上他們。

二、大航天時代,中國如何追趕馬斯克?

問:現在國内的商業航天在發展中存在哪些問題?

楊毅強:目前國内的商業航天存在兩個問題,一個是内卷,一個是虛高。

國内的各企業間進行低價的競争,一些火箭不是靠創新而是靠廣告證明我會做火箭,宣稱能力都很高,但實際能力都很差。

實事求是地講,我們長征火箭的能力和美國的火箭比,能做到他們的80%就已經很好了,國内的商業火箭公司能做到長征火箭的百分之七八十就不錯了,現在有宣稱比長征火箭還優秀的,這是一種虛假宣傳。

現在國内的商業火箭行業在拉投資的階段,這個過程肯定要走,但将來一定會淘汰一批,通過市場和行政的整合,形成具有國際競争力的優質企業。

一方面上級和主管部門是清醒的,另一方面客戶是清醒的,客戶不會把自己的衛星放在一個不可靠或者根本沒有能力的火箭上,而是看誰能提供優質和高成本效益的服務。

衡量一個火箭企業就兩個标準,一個是運載火箭的實際能力有多大,這反映了技術水準,另一個是銷售的價格是多少,展現了營運水準和管理水準。

問:在技術方面,我們還有哪些挑戰,如何縮小和美國、馬斯克之間的差距?

楊毅強:在技術方面,馬斯克的火箭可以複用19次,而且2015年第一次飛就回收成功,現在制造技術也很成熟,通過可重複使用,大大拉低了成本。

可回收技術主要的是回收次數能達到多少,因為回收本身要降低它的運載能力,同時還要增加相應的回收裝置、回收裝置,回收以後有大量的檢修維護工作。如果次數過少,就沒有意義。

當時我判斷10次是線,過了10次就賺錢,不過10次就不賺錢,我們認為他做不到10次,3-5次可以了,但是最後他做到了19次,應該說徹底颠覆了我們傳統的一些東西。

而且馬斯克提出了靈活系統工程,速度疊代很快,通過不斷地失敗,不斷地飛行,來暴露問題,這在過去是不大容易了解的。

馬斯克說,你沒有失敗過,就不知道這個問題的邊界在哪兒,馬斯克就在摸這個邊界線。這是我們在理念上的一個大的不同。

我們在這種大的項目上都追求一次成功,我們會用10年,甚至20年,用大量的經費進行地面試驗,最後確定一次就成功。

問:這兩種方式是馬斯克與我們的思維方式不同,還是其他方面的一些考慮?

楊毅強:我覺得是商業的力量。我們現在講商業航天,怎麼沒有商業船舶、商業航空,因為商業過去都是給軍事用的,要麼是國家重點工程,比如探月、北鬥、921載人航天,我們不是以盈利為目的,是以成功為目的。

其實航天早期是做飛彈,我們搞戰略核武器,都是以成功和安全為第一位的,是以歐洲也好,日本也好,前蘇聯也好,在這個安全和成功的前提下就形成了一個保守的體制,設計的備援很大,不能容忍失敗。

馬斯克剛開始的目的就是發射,他早期瞄準的就是美國低成本進入空間計劃、低軌道發射市場,他沒有這些條條框框,就是便宜、可靠、低成本,是以他才走出了一條适合低成本,适合商業的路。

他現在準備把成本降到100萬美元左右,這在過去是不可想象的,過去我們做衛星都是以億計算的,幾乎沒有小于一個億的衛星。

問:要降低成本的話,我們應該怎麼做?

楊毅強:我們現在要降低成本的話,首先是要改變設計理念、設計模式和生産模式,一個火箭或衛星的成本,它的設計方案決定了70%以上,本來就設計得很笨重,到處都是備援,那用最好的器件來做,肯定是貴得不得了。

過去我們的衛星在天上,特别是高軌衛星,成本都是幾十億人民币,工作年限是25年,是以我們用的都是宇航級的器件,一個存儲器都是進口的需要幾百萬美元。

但是馬斯克沒有做過大的東西,大家不要去混淆概念,他做的都是5年的,現在天上已經壞了200多個衛星了,但他無所謂,雖然壽命短,但便宜、工程簡單。

是以我們不能拿最貴重的東西去比,這個我覺得是相對的,不是絕對的。

問:現在國家對商業航天很重視,也提出了新質生産力,有一些政策扶持。在這個領域,政府扮演着什麼樣的角色?

楊毅強:從國家主管部門來講,出台了一系列政策,新質生産力也在中央經濟工作會議中提出來了,工信部、國防科工局都提了很多的想法和意見。還有财政部和國防科工局成立了國家軍民融合産業基金。

特别是地方政府,上海的G60提出了“一體兩翼”, 還有“上海星”“上海箭”的計劃。北京在1月19号公布了北京市加快商業航天創新發展行動方案,提出了分兩步走,第一個五年解決高度一百公裡級的回收問題,後五年真正地實作火箭的複用。另外重慶、成都、廣東、江蘇、山東都有相應的政策出台。

我覺得核心還是新型舉國體制,新型舉國體制有幾個特點,第一,它的需求是市場,不是國家要建一個什麼基礎設施。第二,創業的主體是企業。第三,合作模式是由企業、政府、資本一起來做,政府來引導,是以政府有基金,或者政府以财政補貼的方式給到項目裡面。

如果沒有政府參加,就是純市場行為,但是政府又在這裡面提供一個新興的産業,它一定需要在很多政策上面給予扶持,比如金融的扶持力度,低稅收、人才流動、知識産權等。

美國在上世紀80年代就在政策上不斷地修正自己的商業航天政策。

美國在馬斯克“獵鷹1号”連續三次失敗的情況下,還授予他合同,後來他的第四發成功了,又授予他龍飛船的項目,16億美元。如果沒有這兩個項目的支援,馬斯克早破産了。

美國在知識産權、人才各方面也給了馬斯克巨大的支援,包括它的發射工位,一美元租金,因為美國規定不能是免費的。

美國從某種程度上講也是一種新型舉國體制,隻是我們的叫法不一樣,如果沒有美國政府的扶持,馬斯克走不到今天。中國也是一樣,我們一定要搞新型舉國體制,發揮市場、企業、資本、政府的作用。

三、沒有航天,未來的我們将無法生活

問:作為國内首家混合所有制的航天企業,中科宇航有什麼特點?

楊毅強:中科宇航是從中國科學院力學研究所孵化出來的,力學研究所是中國航天技術和運載火箭的搖籃和發源地,從1958年開始,“581”工作組成立,到1967年,中國的第一台液氫液氧發動機、中國第一枚回收的探空火箭,運載火箭和飛彈設計的主要的技術理論都在力學所。

我們的特點是既有國有資本和國家隊的政商保障、風險管控,又有民營企業的靈活機制。

問:與其他國内的競争對手相比,中科宇航有哪些獨特的優勢?

楊毅強:我們的創新是最多的,沒有複制體制内的任何技術,從火箭的總體方案、設計理念到生産,都是走的新路線。

2022年我們力箭一号首飛,獲得2022年十大科技進展,是被中國工程院、中國科學院和《中國科技報》評出來的,在火箭企業裡是首例,都得益于我們的創新。

大航天時代,中國如何追趕馬斯克?

力箭一号首飛成功

我們做的火箭在設計上打破了傳統的行業思維方式,實作了面向單機的內建産品設計模式(IPD),使設計效率大大提高。

疫情期間,我們做出了一枚和歐洲的織女星運載能力相當的火箭,歐洲織女星花了将近100億人民币,用了10年時間,我們隻花了6億人民币,用了3年多時間。

在生産上,我們率先采用了脈動式的生産模式,完全用生産線的方式來生産。我們還打破了傳統封閉的供應鍊,面向社會,來建自己火箭的供應鍊。

在技術上,我們有13項關鍵技術是國内第一次使用。

問:除了火箭和衛星,我看到中科宇航還做太空旅遊,我們什麼時候能去到太空呢?

楊毅強:我們的業務分三個闆塊。

第一個闆塊是航天運輸,目前力箭一号進入常态化發射,已經發射了37顆衛星,3.5噸的重量。力箭一号遙二發射的數量和重量超過了前八次所有商業航天企業的衛星總數量和總重量。

今年我們還有4-5次發射,會把上百顆衛星送到太空。而且我們有比較強的競争力,火箭的可靠性也得到了驗證和考核。

力箭二号明年6-8月份首飛,首飛的載荷是中國科學院微小衛星創新研究院自研的低成本貨運飛船,這個将具備重大的意義。我們還要搭載平闆式的低軌網際網路衛星,還有其它一些公司的衛星。希望我們能成為繼長征八号優質火箭之後的新主力火箭。

大航天時代,中國如何追趕馬斯克?

第二個闆塊就是太空旅遊,首先要解決的是火箭可回收的問題,因為火箭直接回收代價巨大,而且運載能力損失也很大。

目前中國的很多公司都在做有意義的嘗試和工作,但我們離真正的火箭回收還有30年左右的差距。

現在我們所有火箭的回收幾乎沒有超過一公裡的,回收試驗的速度都是每秒10米,火箭的規模在10-100噸,離真正的600噸以上的規模、100公裡的高度、每秒兩三千米的速度相差甚遠,是以我們考慮用亞軌道的方式首先突破可回收技術,最後讓我們的力箭二号或者未來的液體火箭具備可回收能力。

我們制定了中科宇航可回收技術的五年行動計劃,希望在五年之内實作100公裡回收。

這背後還有很多的關鍵技術,要解決火箭的大運載、高耐熱、快響應等技術難關,這需要大量的地面試驗驗證。

另一方面,我們也會通過可回收創造一個微重力的環境,現在我們很多藥物、生物的合成、太空育種,還有一些貴重金屬的合成等都需要有微重力的環境。

我們國家的探空火箭過去都是固體的,都是一次性的,打上去留白時間不超過20秒。我們通過多次啟動,可以提供一個600秒左右的微重力環境,把這些科學實驗搭載上去。同時我們的火箭又可以回收,把這些實驗品再回收回來。

在高安全性、高可靠性的前提下,我們再開始載人的太空旅遊。我們計劃2028年開始提供太空旅遊服務,之前會進行非常多次的亞軌道的試驗,會開發近太空空間科學實驗平台,主要是能在100-500公裡高度進行各種探測和實驗。

第三個闆塊,我們還會做一些穿梭的無人機,一方面是滿足市場的需要,另一方面是低空經濟,現在通用無人機是我們國家一個巨大的市場,這方面我們已經有産品出來了,而且做得非常好。

問:接下來10年,中國的商業航天會朝着什麼樣的方向發展呢?

楊毅強:從航天領域的結構來講,第一個十年我們叫3.0時代,我們的火箭能實作複用,把成本降到和美國有競争力,隻有這樣,我們低成本、高密度發射的運載能力才能為天基網的建設提供一個最基礎的能力,沒有火箭航天就無從談起。

火箭達到複用,我們的發射效率和成本與美國不相上下,甚至還有優勢,這是十年的第一個目标。

第二個目标,我們天上有30000顆衛星,能把核心網和天基網進一步地融合,把終端發給每個個人,或者車聯網,然後提供服務。

同時天基衛星可以把導航增強,能夠為自動駕駛等市場提供最基本的厘米級定位的服務。

另外,現在我們在天上有很多衛星,将來會更多,可能實作每幾分鐘對地球掃描一遍,提供一些更有商業價值的服務。

未來的市場一定是和個人、和媒體結合起來的,比如你想知道自己的車是不是停在那裡,現在你可能得讓朋友下樓看看在不在,将來可以打開手機用衛星看,而且還很便宜。

現在堵車的時候地圖隻能顯示紅色、橙色,将來衛星可以提供很多視訊、照片、人流等等,可能一切換都是動态的。将來這方面的應用場景和市場潛力非常大。

過去的航天都是軍事航天或國家航天,不要說未來,現在我們的生活都離不開航天,未來我們會更依賴航天,沒有航天将無法生活。

排版 | 沈望望

編輯 | 小米 輪值主編 | 夏昆

大航天時代,中國如何追趕馬斯克?

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