被拒40次,用行李箱装卫星 中国商业航天的6年蜕变

投稿时间:2021-06-01  消息来源:  提交者:古姿女郎

未来10年,卫星将与5G、工业互联网、物联网结合,催生丰富的应用场景。如卫星搭载5G的载荷,可以满足宽带通信;搭载相机,能实现全球无缝遥感。当地球被成千上万颗这样的低轨卫星包裹,万物互联将成为现实,以后我们可能不需要连接WiFi,从4G、5G可以直接切换到卫星互联网。
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“2015年,我看到美国一颗大概3到5公斤重的航天卫星在地面(拍摄的照片)实现了3到5米分辨率,这件事给了我很大的触动。”天仪研究院CTO任维佳告诉新京报贝壳财经记者。
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2021年5月29日20时55分,搭载天舟二号货运飞船的长征七号遥三运载火箭,在我国文昌航天发射场成功发射并精确进入预定轨道。5月30日5时01分,天舟二号精准对接于天和核心舱后向端口,整个过程历时约8小时。

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当国家正在航天领域一路高歌猛进之时,有一批航天人探索商业航天的无限可能性。在他们看来,既然国家已经“趟好了路”,指明了发展方向,那么如何降本增效,如何让“国之重器”在未来走近社会,走近普通人,就需要商业航天公司发挥作用了。
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近日,新京报贝壳财经记者走访了星际荣耀、零壹空间、天仪研究院、九天微星四家商业航天领域公司。他们中有人被拒绝了40多次,有人用行李箱装卫星千里迢迢赶火车,有人想“攒火箭”却发现困难重重。
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在6年蜕变里,中国商业航天公司找到赛道后不断成长。他们坚信,商业航天将给人们的生活带来超出想象的可能。
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2015年:入局
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被拒40次,中小火箭+低轨卫星构成商业闭环
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2021年2月5日20时,天问一号探测器顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正,国家航天局同步公布了天问一号传回的首幅火星图像。
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就在同一天,零壹空间OS-X6B新型智能亚轨道火箭“重庆两江之星”在西北某发射场成功发射。公司董事长舒畅和总裁马超并没有去现场,而是分别在北京和重庆两地远程发布指令,最终实现了三地同步指挥,把火箭“遥控”发上了天。
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“我们在北京单独接了一个信号,整个火箭的飞行姿态都可以通过直播平台直播。”零壹空间董秘舒炼告诉新京报贝壳财经记者。
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若将时间回溯到6年前,零壹空间的创立者可能不会想到2021年的火箭发射会变得如此火热――这家公司于2015年注册,属于第一批闯入航天领域的民营火箭公司。
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鲜有人知的是,早在公司成立前,零壹空间的创始人舒畅就开始每天约各个环节的技术人员谈民营火箭的可行性,在被拒绝了四五十次之后,他确定了做火箭在技术上没有问题,反而坚定创业的决心。
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“我们决定做火箭的理由很简单,要上太空,火箭是唯一的入口,是产业链的命脉。”舒炼表示,“创业开始时我们的目标很清晰:瞄准低轨道微小卫星组网的增量市场,做中小型火箭。”
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火箭发射完成商业闭环,最大的客户就是卫星公司。十年前,得益于微电子技术的飞速发展,功能相对单一但研发成本极低的微纳卫星“立方星”开始高速发展。2014年至2015年,一批体制内航天人产生了制造商业卫星的想法,当时还在中科院空间应用工程与技术中心工作的任维佳就是其中之一。
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2015年,任维佳递交了辞呈,成为了民营卫星公司天仪研究院的CTO。“做商业卫星的灵感来自于美国小卫星,3到5公斤重的卫星投资也就几百万人民币,这说明造价几百万的卫星开始有了商业价值。”任维佳告诉记者。
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此时,商业卫星的另一位入局者,九天微星创始人谢涛也在拉投资的路上。
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谢涛2003年进入航天系统工作,属于“体制内”。“我比较过火箭和卫星两个方向。干卫星是一件有难度、看似小众的事儿,但卫星的应用是大众的。”他告诉记者,“我们2015年成立,当时投资人觉得民营公司怎么可能发卫星、发火箭呢?这是国家干的事情。我们第一年的时候,融资是很艰难的,向两三百家机构发了BP,回者寥寥无几。”
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转机出现在2016年。“我们原本已经快丧失信心了,直到2016年五一放假之后,有投资人说你到中科创星来一趟,跟科学家和工程师交流一下你的项目。最终交流得非常好,天使轮就是这样拿下的。”谢涛说。
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2016~2017年:攻关
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用行李箱装卫星,商业火箭发射“不等人”
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2016年11月3日,改签5次车票后,任维佳一行人拖着行李箱乘上了从湖南长沙开往陕西西安的高铁,他还要再倒一班“老特快”去甘肃兰州,再到甘肃酒泉,乘汽车前往火箭发射基地。
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行李箱里装着的,是天仪研究院新队伍用了10个多月时间设计、研制的微小型科学实验卫星“潇湘一号”,这是基于立方星体制造的一颗微小卫星,6U结构,8kg左右,只有鞋盒子大小。
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对于首发星的制造发射过程,任维佳用“跌跌撞撞”形容。2016年11月10日,赶在截止日期前才制造好的“潇湘一号”搭乘火箭升上了太空,但任维佳认为,“首发星成功发回了信号,但状态不太好,并不如预期。但对于我们来说仍然有重大收获,因为我们走完了卫星从研制到发射的完整流程,团队得到了锻炼和优化。”
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任维佳第一次体会到了商业航天与体制内航天在节奏上的不同。作为参加过神舟与天宫等任务的专家,以前的航天任务虽然也有时间节点,但为了确保任务成功可以推迟。
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“商业发射一旦定了发射时间,我的卫星赶不上,人家火箭直接按计划上去了,不会等我,放上一个等重载荷就发了,我的发射费照付,所以没有任何退路。”任维佳说。“潇湘一号”搭载的是长征十一号运载火箭,坐的仍然是“国家队”的车。
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2016年,虽然零壹空间、蓝箭航天、星际荣耀等公司已经创立,但民营火箭企业仍处在艰苦的“探路”过程中。
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德联资本曾经系统梳理过民营火箭赛道,“民营企业做火箭,相当于把新中国成立半个世纪以来航天体系做的事再重复一遍,投入非常大,周期也极其长。”据德联资本投资总监樊雪松估算,民营资本造火箭,至少要花费10亿元。
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“2016年我们拿到了A轮融资。然而火箭是一个很大的系统,涉及火箭发动机、电气、结构、地面装备等,非常复杂,我们需要摸清产业链到底是什么样子的。”舒炼告诉贝壳财经记者,“最开始的时候,我们的想法是利用国家基础‘攒’一个火箭。”
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想法有了,但路并不好走。
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“火箭的复杂和困难主要是难在它属于一类‘巨系统工程’。”星际荣耀投融资总监李勇鹏告诉记者,“它涉及电子、材料、机械等35到40个左右的国民经济领域,火箭每一次迭代,所有专业需要一次大规模论证。”
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“我们发现了一个问题:‘攒火箭’有什么竞争力呢?航天产业虽然很完备,但开放度并不高。最终我们决定自主研制,2017年,我们把火箭自用的发动机、控制系统等都做出来了。”舒炼说。
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“2017年对天仪来说是压力巨大的一年。”任维佳告诉记者,“在首发星并不理想的情况下,我们没有资本来承受第二次失败。曾经有人问我,任维佳你们这次再失败了怎么办?我说真是那样我就引咎辞职。”
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虽然走得异常艰苦,但天仪研究院在2017年制造的两颗卫星都发射成功,且状态不错。“我们2017年发射的卫星,其中有一颗到现在还在正常运营,从那年起,我们开始走稳了。”任维佳说。
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2018~2019年:飞天
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发火箭是“出来”的,“一万人打一杆枪”
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2018年2月,九天微星的第一颗星,4千克重的“少年星一号”在酒泉由长征二号丁运载火箭发射升空。
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“我们第一颗卫星上天的时候,已经有同行因为发卫星破产了。我们这颗卫星原本是要进行技术验证,但我当时一直在想,如何能让它承载一些应用。中国宋庆龄基金会提出了一个建议――把这颗卫星用于教育,让中小学生学习航天知识、体验在轨卫星测控。就这样,我们第一颗卫星实现了从研制、发射到应用的商业闭环。”
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“少年星一号”升空的后半夜,海南、安徽、河南和广东的校园测控站学生们发来汇报:星星刚刚飞过了我们的头顶。
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3个月后,零壹空间“重庆两江之星”OS-X火箭在中国西北某基地成功点火升空,公司成立了专门的电子公司,专注于空天飞行器测控通信产品研发,产品不仅用在自己的火箭上,也给国内的航空、航天、兵器等多个总体院所进行配套。
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值得关注的是,2018年是民营商业火箭在我国发射场上的首次亮相。
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“在早期,国家对民营火箭并没有具体的监管政策。”舒炼告诉记者,“直到2018年11月份,发了正式的运载火箭牌照,行业才开始有了监管。民营商业火箭的路,我们是一步步‘出来’的。”
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有观点认为,在军民融合的顶层策略下,国家也希望通过民营资本的参与带来“鲶鱼效应”,降低成本,提高客户服务。这一背景下,管理部门连续出台了一系列文件,发射场等基础设施开始向民营企业开放。
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对于酒泉卫星发射中心来说,民营航天项目的路并没有遇到“开门红”。2018年,我国首枚民营商业运载火箭“朱雀一号”成功点火,火箭飞行380秒后三级发动机出现异常后失败。2019年3月27日,OS-M火箭再次折戟。
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突破始于2019年7月25日,星际荣耀研制的双曲线一号遥一长安欧尚号运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,这也是中国民营商业运载火箭首次成功完成发射任务,实现高精度入轨。
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“我们公司内部喜欢举一个例子,就是说火箭这个行业类似于万人一杆枪――1万个人端着一支枪打一个远处的目标,任何一个人稍微有点儿偏差都不行。”李勇鹏对新京报贝壳财经记者表示。
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星际荣耀2017年8月才拿到头笔投资,这家公司的目标很明确:从固体小火箭起步,逐步研发可回收的液体火箭。
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“2015年马斯克SpaceX公司猎鹰9号回收成功,证明了火箭重复使用技术的工程可实现性,这给当时全球航天届带来了很大的冲击。。”李勇鹏告诉记者,“星际荣耀从成立起就立志于研发中国的可重复使用运载火箭。”
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“重新研制可重复使用运载火箭,这就是星际荣耀下一步的发展方向,技术上,我们已经在做下一代火箭了。”李勇鹏说。
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2020年~2021年:赛道
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小步快跑持续进化,商业闭环后瞄准万亿市场
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2021年5月6日,SpaceX星舰原型第5次挑战10公里级高度,着陆首次没有发生爆炸事故。据了解,星舰使用的是以液氧甲烷为燃料的大推力发动机。
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此时,属于中国的可回收火箭的研制也正在紧锣密鼓的进行。
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2021年4月27日,星际荣耀宣布,“焦点一号”可重复使用液氧甲烷发动机已顺利完成500秒飞行模拟试车,为可重复使用运载火箭双曲线二号的一子级米级、公里级、百公里级垂直起降飞行试验奠定了基础。
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“我们秉持‘小步快跑、快速迭代、持续进化’的理念。”李勇鹏介绍,“航天是一件高风险、高投入、长周期的事,目前我们的固体火箭已经可以满足300公斤以下的发射需求,可以实现商业闭环,我们的下一个重要节点就是完成液体运载火箭双曲线二号一子级的可重复使用,以及双曲线二号的入轨发射任务。”
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经过几年的摸索,目前走在前列的国内民营航天公司几乎都已完成了商业闭环,并且找准了属于自己的赛道。
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“如果按目前的经营投入和研发投入,固体火箭方面,我们单发的发射费用足以覆盖成本,未来还有进一步降低的空间。未来我们液体运载火箭重复使用后,发射成本的降低将更为明显。”李勇鹏介绍。
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“零壹空间在去年拿齐了‘军工四证’。”舒炼告诉记者,“目前,我们已经建立起了一个商业生态,即继续做微小卫星发射,同时瞄准了上万亿的防务市场,做军工产品的配套,再用经验反哺火箭的研制。我们预计将于2021年开始盈利。”
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任维佳则在前期技术积累和市场调研的基础上把目光瞄向了合成孔径雷达(SAR. Synthetic Aperture Radar)遥感卫星。4月22日,他带着天仪研究院和中国电子科技集团第三十八研究所联合研制的C波段轻小型商业合成孔径雷达遥感卫星“海丝一号”参加了第九届世界雷达博览会,并斩获了创新产品挑战赛金奖。
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据了解,“海丝一号”的C波段SAR载荷及卫星整体只有185kg,实现了图像数据在轨直接处理,这一技术能力得到了原欧空局C波段合成孔径雷达卫星专家Luis Munoz的赞许。
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“卫星的研制流程是首先以客户需求为主导,目前,我们交付卫星的周期在2、3个月到一两年之间,一般的任务都可以在12个月以内完成。”任维佳说。
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他向新京报贝壳财经记者介绍,商业卫星公司的主要盈利点在于卫星发射上天之后卖服务。“我们目前的卫星以科研星和遥感星为主,今年我们还会有多颗合成孔径雷达卫星上天,运营一颗合成孔径雷达卫星的盈利就顶制造好几颗小科研星。卫星搭乘火箭的发射报价一般在每公斤15万元左右,我们从去年开始突破了盈亏平衡点,现在每一次发卫星都是赚钱的。
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在他看来,商业遥感卫星有很多现实的应用场景。“因为天上可用的遥感卫星数量太少,所以遥感影像获取的频次很低,比如中国目前一个省一个季度只能出一次全景图。目前,天仪研究院的遥感卫星从技术能力上来说,在同一个地方拍照的刷新频率为3天,今年年底可以达到1天以内。”
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当天仪研究院将注意力放在遥感上时,九天微星将目光望向了通信,做星座建设服务。
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“2018年底,我们发射了七颗瓢虫系列卫星,完成了卫星物联网系统级验证。2020年,我们的脉动式卫星工厂在唐山市启动建设,预计今年6月建成并具备年产100颗卫星的能力。2021年,我们以互联网通信卫星和雷达卫星为重点,使公司逐步具备面向2030年6G时代卫星网络的技术能力,同步开拓行业应用。”谢涛告诉记者。
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“2021年,九天微星有两个重要节点:第一,卫星工厂完成一期建设并投入使用。第二,200公斤级互联网通信卫星交付发射。第三,位于宜宾的卫星载荷工厂将在6月30日动工。”谢涛说。
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未来畅想
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回归初心,太空旅游“不是梦想”
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“你能想象,搞期货的人,通过实时监测市场门口停车场车辆的情况变化,港口船舶数量的变化,就可以预判经济的走势吗?如果提升遥感卫星的频次到‘天’这个量级甚至到‘小时’量级,将促进遥感卫星潜在商业应用大爆发。”任维佳告诉记者,“一般一颗星3至5天能够对同一个地方拍一次,未来我们的目标是能够一小时拍一次,这需要96颗星。”
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“未来10年,卫星将与5G、工业互联网、物联网结合,催生丰富的应用场景。如卫星搭载5G的载荷,可以满足宽带通信;搭载相机,能实现全球无缝遥感。当地球被成千上万颗这样的低轨卫星包裹,万物互联将成为现实,以后我们可能不需要连接WiFi,从4G、5G可以直接切换到卫星互联网,你的感知和地球甚至其他星球是融合在一起的。”
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谢涛预测,未来近地轨道应该会部署10万颗卫星,其中来自美国的可能会有5万到6万颗,来自中国的有3万到4万颗。“目前仅SpaceX一家企业在一年半时间就发射了一千多颗。要实现3万到4万颗卫星的规模,往后几年可能每年都要部署上千颗卫星。再看国内,目前国内微小卫星年产能不到100颗,所以至少还有90%缺口。”
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在任维佳看来,每一颗卫星都是一座数据富矿。“地球上各个地方的各种变化我们都能看得清清楚楚,并且能够通过技术手段把这些信息实时汇总出来,随着大数据挖掘和信息处理技术的进步,这些信息还将持续产生更大的价值。”
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“我觉得,当液体可回收火箭的技术成熟后,进入空间的成本将大幅降低。我们希望太空制造、太空旅游、亚轨道旅行等等曾出现在科幻黄金年代里的场景,会成为我们未来生活的一部分。”李勇鹏告诉记者。
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舒炼的终极想法是把航天带入到人民的生活中去,“比如给你一个PAD,你就可以看到全球任何一个地方,我们互相之间通过卫星聊天通讯,不论在哪里,每时每刻你都能感到,所有人都和你在一起。我们现在做TO B和TO G比较多,未来我们的梦想是把这些都变成TO C。”
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“时至今日,中国商业航天公司平均已有5年左右的经营时间。截至目前,各一线商业航天公司均已有成型的产品推出,在实证上验证了团队具备航天研发的技术能力。在从0到1的过程中,商业航天公司熟悉了系统工程全流程,这些积累下来的经验非常宝贵。它将引导这一批不同于体制内的商业航天工程师,走出一条属于商业航天的研发生产路线,对过去沿用了几十年的系统工程论进行优化。也就是说,当商业航天第二代,第三代宇航产品问世,量产并常态化之后,中国航天整体的能力将有跃升。”艾瑞咨询在《2021年中国商业航天发展报告》中表示。
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