馬斯克之外,中國的民營火箭新勢力

民營火箭在中國剛剛起步,但只要資本和政策給予足夠支持,興起並不是夢。

馬斯克之外,中國的民營火箭新勢力

(民營火箭回報週期較長,能否獲得持續輸血對於各家公司來說至關重要。圖/中新)

5月11日,SpaceX成功發射了“獵鷹9號”最終版本Block5,意味著美國載人航天發射計劃重新進入倒計時。按照NASA(美國國家航空航天局)的要求,該版本在成功發射7次後可進行載人試驗。

這或許能讓已被特斯拉困境搞得焦頭爛額的馬斯克感到一絲安慰:雖然產能和資金仍困擾著特斯拉,但在商業火箭領域,SpaceX已經建立了明顯的優勢。

運載火箭,這個原被認為是“國家隊”之間角逐的賽場,現在逐漸發生了新的變化。

以SpaceX為代表的民營火箭公司崛起,補充了NASA在低成本領域的空白。俄羅斯S7Space正式向俄羅斯政府和航天集團提出了將國際空間站俄羅斯艙段私有化的建議,以期能夠建立太空港,為星際間飛行做商業試驗。

在中國,軍民融合政策頻出。2014年工信部發布了《促進軍民融合式發展的指導意見》。2017年國防科工局《關於推動國防科技工業軍民融合深度發展的意見》,將支撐太空、網絡、海洋等重點新興領域建設寫入上述意見中。

從2014年起,已有多家民營火箭公司成立,拉開了中國民營火箭的序幕。從融資和估值來看,北京星際榮耀空間科技有限公司(下稱“星際榮耀”)、重慶零壹空間航天科技有限公司(下稱“零壹空間”)及北京藍箭空間科技有限公司(下稱“藍箭航天”)成為目前的第一梯隊,備受市場的關注。

但相比今年已經成功發射11次的SpaceX,中國的民營火箭們還處在技術和商業探索的初步階段。目前發射成功的僅是探空火箭,這與運載火箭有著天壤之別。

開放是第一步,下一步又該怎麼走?從發射現狀來看,各家還處於發射探空火箭的狀態下,對於運載火箭都在抓緊研製。在發動機方面,何時研製出來具有更大推力的液體發動機也是一大難點。

起步:從草根到精英

隨著中國軍民融合戰略的深入,越來越多有著名校和大公司光鮮履歷的創業者參與其中,公司之間也因研發、融資等能力形成了兩個梯隊。

5月17日,零壹空間自主研發的“重慶兩江之星”發射成功。4月5日,星際榮耀發射名為“雙曲線一號S”的火箭。

更早些時間,藍箭航天成功點火10噸級液氧甲烷火箭發動機(下稱“液發”),公司自稱成為繼Space X和Blue Origin之後全球第三家自主掌握液發技術的民營航天公司。

從爭相發射火箭,到研究液發火箭,中國民營火箭公司間的技術探索標誌著民營火箭這場賽局正式拉開帷幕。

這場賽事的起始,是一名90後。

2014年元旦剛過,當時還是華南理工大學工商管理大四學生的胡振宇,在深圳前海註冊了中國第一家民營航天公司——翎客航天。之所以選擇在前海,是因為在那裡註冊不需要辦公地址。翎客航天在創建之初,團隊中只有嚴丞翊一人有相關的專業背景:他是清華大學火箭隊創始人與航天博士生、美國密歇根大學航天科技碩士。

一段時間內,江蘇高郵某處一個普通的農家院子是翎客航天的辦公室、車間和宿舍,胡振宇在這裡既是創始人,也是司機和機械師。就在這裡,胡振宇和團隊進行了變推力火箭發動機的地面點火測試。由於過程中發生洩漏意外,最終僅持續點火10秒鐘。

之後試驗仍在不斷進行,從開始僅持續幾秒鐘到最後接近100秒。2014年的夏天胡振宇和他的團隊完成了40多次各種工況的液體發動機點火試驗。之後該產品交付給了一家國家級航天研究所,這是翎客航天拿到的第一個商業訂單。此後不久,畢業於北京航空航天大學的楚龍飛博士,在航天院所工作三年後選擇加入翎客航天,出任CTO。

2015年3月,翎客航天在內蒙古發射了翎客一號、二號。通過仿真模擬計算射高,兩枚火箭分別到12千米和68千米。雖然射高與57年前北京航空航天大學師生製造的探空火箭相比還有差距,但蜂擁而至的媒體,大量的曝光,給胡振宇和翎客航天冠上了“中國馬斯克”、“中國‘SpaceX’”的頭銜。

一時間,胡振宇成為輿論的寵兒,從火箭愛好者帶領博士造火箭,到成為一家估值上億元公司的創始人,再被視為中國航天傳統體制的挑戰者,甚至入選了當年福布斯的亞洲地區30位30歲以下商業領袖榜單。

就像硬幣的正反面,在獲得外界更多關注的同時,胡振宇和翎客航天也被打上了諸多問號,“非科班出生”、“偽高科技”、“民間科學家”等質疑從未間斷。在堅持辯解無望後,胡振宇選擇沉寂一段時間。

在胡振宇選擇沉寂的同時,中國正逐步打開封閉的航空航天領域。

2014年11月在北京舉行的聯合國空間法研討會上,中國國家航天局秘書長田玉龍表示航天法的出臺將有助於推動中國商業航天產業發展。

2016年中華人民共和國國務院新聞辦公室在北京發佈的《2016中國的航天》白皮書中明確寫道,進一步完善准入和退出機制,建立航天投資項目清單管理制度,鼓勵引導民間資本和社會力量有序參與航天科研生產、空間基礎設施建設、空間信息產品服務、衛星運營等航天活動,大力發展商業航天。

中國民營火箭領域迎來更多有實力的參與者,也逐漸因為研發實力和融資能力而形成較為明顯的兩個梯隊。

星際榮耀、零壹空間和藍箭航天逐漸從眾多挑戰者中脫穎而出,成為中國民營火箭比賽的第一梯隊。星際榮耀和藍箭航天融資規模均超5億元,零壹空間融資規模也達到了5億元。

藍箭航天CEO張昌武雖然是金融人士,但是其CTO吳樹範是國家“千人計劃專家”,南京航空航天大學博士,曾在歐洲航天局工作近15年,任宇航系統高級工程師。

星際榮耀也有中國航天科技集團公司一院研發中心的專家加入,該院是“長征”系列運載火箭的研製單位。而零壹空間也有高層曾供職於航天一院。

得益於高端人才的加入,和由此產生的體制內外人才的流動,第一梯隊的民營航天公司在研發實力上得到很大的增強。三者的動力及火箭總體研發設計團隊都已超過百人。

零壹空間在成功發射自主研發的探空火箭“重慶兩江之星”之前,還研發了高度集成化的一體化綜合控制機和液體姿控發動機。

星際榮耀已經發射飛行高度100千米的亞軌道火箭“雙曲線一號S”。

藍箭航天在2016年後將具有反覆利用潛力的液氧甲烷發動機作為研發重點,在取得突破性進展後表示將在今年下半年發射一枚入軌火箭。目前在國際民營航天公司中,同類型產品只有Space X的“猛禽”系列和藍色起源的BE系列。

第二梯隊則估值在2億元以下,已組建基本研發團隊,但仍處於發動機研製階段,星途探索、九州雲箭、靈動飛天、深藍航天等公司基本均屬於這一梯隊。當然,還有胡振宇的翎客航天。

翎客航天再出現在媒體上,已經是今年1月在山東龍口完成了火箭懸停及回收試驗,這是國內第一次實現火箭低空回收。

在隨後5月27日的雲棲2050大會上,胡振宇帶來了翎客航天的“新航線一號”商業運載火箭,該火箭計劃將在2020年四季度實現首飛,而最重要的一級主發動機目前已部分投產,計劃年內點火測試。

胡振宇感嘆,中國民營航天才剛剛起步。

技術:約束與扶持下的探索

目前國內民營火箭公司成功發射的是探空火箭,與運載火箭有著巨大差異。同時,火工品的產生和流通在中國受到嚴格的管制,民營火箭公司只得紛紛上馬技術更為複雜的液體發動機。而在研發的過程中,能否得到來自體制內院所的技術或人才扶持變得至關重要。

雖然多家企業發射了火箭,在藍天翼看來,這些火箭只能稱為探空火箭,與這些企業未來要製造的運載火箭不是同一產品。

探空火箭是指在近地空間進行探測和科學試驗的火箭。探空火箭一般為無控制火箭,其飛行高度在30公里至200公里之間。其具有結構簡單、成本低、研究週期短、發射靈活方便等優點。

例如星際榮耀用60天時間就設計併發射了一款探空火箭,其發射地點在海南中科院某試驗場中。星際榮耀負責人表示,這種火箭無需進入國家級火箭發射基地進行發射。

然而各家民營火箭公司都計劃成為航天系統方案服務商。但要想真正成為航天系統方案服務商,必須要有能力發射運載火箭。

運載火箭是將有效載荷按照預定的速度和方向送入太空的火箭,例如將衛星、載人飛船送入太空。這類火箭是在導彈基礎上發展起來的,一般由2級-4級組成。每一級都包括箭體結構、推進系統和飛行控制系統。末級有儀器艙,內裝制導與控制系統、遙測系統和發射場安全系統。有效載荷裝在儀器艙的上面,外面套有整流罩。

藍天翼表示,運載火箭的設計、製造難度遠大於探空火箭。掌握了探空火箭所有技術也未必能製造出可用的運載火箭。

另外,在燃料技術方面,我國民營火箭公司也處於初步階段。目前發射的火箭都是固體火箭。所謂固體火箭,就是指火箭發動機使用固體推進劑,例如聚氨酯、聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。

固體火箭具有可靠性高、結構簡單、使用維護方便等優勢。然而其比衝量(注:比衝量越高,推力越大)低、燃燒控制較難,不能二次啟動。

更為關鍵的是,固體火箭製造涉及火工品製造資質的問題。由於固體火箭技術一般用於導彈,火工品製造資質都在國有企業手中。民營企業要想拿到上述資質十分困難。而液體火箭生產則不存在這個問題。

因此,為了克服上述問題,各家都在加緊研發液體火箭。液體火箭是以液體火箭發動機做動力裝置的火箭。一般由動力裝置、箭體結構和控制系統等部件組成。有單級火箭和多級火箭兩種。

液體火箭具有比衝量高、燃燒可控性強、可二次啟動等優勢。這些優勢對於民營火箭來說,其可以通過這些優勢將客戶的產品推入更遠的軌道。胡振宇表示,現在民營火箭公司都在走固體轉向液體的道路。

基於上述情況,一名來自航天院所的技術人員表示,這說明民營火箭技術仍不夠成熟。其背後大都有研究院所的背景,核心技術要靠背後院所來支撐。

馬斯克之外,中國的民營火箭新勢力

商業:來自資本和政策的壓力

對中國的民營火箭公司而言,眼下火箭的技術還在探索階段,但來自資本的商業化壓力卻與日俱增;與此同時,外部政策的不明朗,又讓它們在商業化的道路上舉步維艱。

雖然液體火箭技術仍在研發中,但阻擋不了各家搶發火箭的熱情。這份熱情背後實則是對於商業化的焦慮。

正如胡振宇所言,民營火箭事業是一個週期長、耗資多的項目。星際榮耀負責人表示,打造一個液態火箭製造工廠就需要10億元。因此,對於各家企業來說能有各方支持至關重要。

在融資方面,藍箭航天、零壹空間和星際榮耀也處於領先地位,三者在新一輪的預期估值中均在20億元人民幣以上。

藍箭航天在今年5月剛剛完成B輪2億元人民幣的融資。在此之前,藍箭航天已經獲得多輪融資和來自湖州市超過2億元的軍民融合專項綜合投資,迄今為止累計獲得各類投資超過5億元。

在今年1月,零壹空間完成A+輪融資,資本來自哈工大機器人集團、春曉資本、正軒投資、聯想之星、StarVC和陸石等機構,累計獲得5億元融資。星際榮耀也分別完成兩輪融資。

除了拿融資外,民營火箭公司還在爭取地方政府的支持。例如零壹空間得到了重慶市政府的支持。其與重慶兩江航空產業投資集團有限公司達成合作協議,將研製基地正式落戶重慶。

星際榮耀負責人表示,正在與相關政府接洽建造液體火箭工廠的事宜,初步設想在華東地區選擇合適基地。

要想獲得更多的支持,必須要讓外界看到成果。因此,有了今年上半年各家民營火箭公司產品紛紛試飛的景象。

雖然有了資本,但不代表阻礙不在。星際榮耀負責人表示,國家總體上支持商業航天發展,然而在政策落地方面仍需一定過程。

藍天翼認為,國家應該細化相關政策,打消國有企業和地方政府的顧慮。只有這樣才能走好落地這一步。

SpaceX啟示:他山之石能否攻玉

SpaceX的估值已達280億美元,成為最有價值的私人公司之一。從2002年成立至今的16年曆程中,什麼成為其發展壯大的關鍵因素?對中國民營火箭事業的發展又有何借鑑作用?

美國可謂是商業航天的沃土。為何美國能湧現出如此多的民營火箭公司,這與其背後的政策和意識形態密不可分。

美國當地時間5月11日,SpaceX“獵鷹9號”搭載著孟加拉國Bangabandhu衛星從美國肯尼迪航天中心順利發射。這次發射對孟加拉國和SpaceX都具有重大意義。

孟加拉國發射了該國的第一顆衛星。

SpaceX則亮相了“獵鷹9號”最新版本——Block5。這次版本升級並不簡單,除了滿足NASA嚴格的載人發射要求外,還在重複發射上有更大的野心——在不做修整下至少重複發射10次,在定期維護後則可達100次以上,成為真正意義上快速且廉價的運載火箭。

2016年11月,長征5號發射成功時,曾讓國人感覺在運載火箭領域,至少在載荷上,與美國的差距正在縮小:彼時美國的“德爾塔IV型”的“近地球軌道”載荷為28噸,長征5號是25噸。但 “獵鷹重型”的63.8噸重新刷新了現役最大載荷。

美國民營火箭公司能快速發展還是得益於美國政府的政策支持。

早在1984年,美國製定了《聯邦採購條例》,要求NASA在條件成熟時,選擇商業企業來承包航天飛行任務。之後,美國國會連續制定了多條法案,持續推進商業航天的發展和壯大。NASA只負責規劃和管理美國政府所有航天工程,並不負責運載火箭的具體設計和製造。

從此之後,NASA成為一個國家級的研發中心、實驗室和最重要的航天發射項目發包商。當然,還是全球最大、最知名的航天科普機構。

在哥倫比亞號航天飛機失事後,NASA提出了“商業軌道運輸服務”計劃,用於資助商業企業研製火箭和飛船來承擔國際空間站的貨物和人員運輸工作。SpaceX從2006年贏得第一輪合同,到2012年才實現了第一次國際空間站的貨物運輸。

2011年7月21日,隨著美國“亞特蘭蒂斯”號航天飛機在佛羅里達州肯尼迪航天中心安全著陸,NASA將航天飛機除役,航天飛機時代宣告終結。第二天,NASA宣佈,將為聯合發射聯盟(波音和洛克希德·馬丁合資成立)、藍色起源、內華達山脈和SpaceX提供總額2.7億美元,為期一年的資金資助,用於發展新一代航天載人運輸工具。

SpaceX在2012年公佈的第一個十年計劃表明,在已經掌控的10億美元中,約有一半來自NASA的長期開發合同和發射合同,這些發射合同在簽訂時都獲得了定金。

在美國的民營航天公司中,另有一個顯著特點就是不缺資本。大部分公司創始人都是億萬富豪。

SpaceX的馬斯克,他有特斯拉;被外界戲稱為“氣球宇航”的比格羅宇航,創始人是美國連鎖旅店Budget Suites的所有者,在拉斯維加斯擁有賭場和酒店;藍色起源的傑夫·貝索斯則更不必說,千億美元的身價使他成為全球首富。

在資金之外,充沛的航天專業工程技術人才和核心技術的開放更為重要。

湯姆·穆勒,在加入SpaceX前是美國老牌航天企業TRW的液氫液氧發動機總工程師。TRW曾是NASA重要的供應商之一。

2000年,NASA和美國國防部聯合啟動的“航天發射創新”計劃中解密了原登月計劃中部分核心部件,TRW藉此設計了TR-106發動機,此時的湯姆·穆勒是該項目的直接負責人。

“獵鷹9號”所採用的每一個梅林引擎(一種結構儘可能簡單的高性價比引擎),都來自湯姆·穆勒的設計。

同樣,在美國濃郁的太空文化深入人心,每年好萊塢都會出產有關太空題材的電影,而觀看火箭發射已經成為佛羅里達一個重要旅遊項目。每一次火箭升空後,觀看的人群中都會不由自主地掌聲雷動、歡喜雀躍。

那是一種充滿自豪感的慶祝。

6月4日,美東時間0點45分,“獵鷹9號”搭載著歐洲衛星公司重達5.4噸的SES-12衛星,在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地升空。32分鐘後,SES-12成功進入地球同步軌道。這是SpaceX今年的第11次發射,而全年的發射計劃是28次。此時SpaceX估值超過280億美元,已經超過波音成為CNBC財經頻道上的第一大公司,成為世界上最有價值的私人公司。

在藍天翼看來,正是美國崇尚的商業化思維、競爭思維讓美國民營航天走在了世界前列。

(本文首刊於2018年6月25日出版的《財經》雜誌)


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