在最近的一次直播中,我谈到了家乡山东海阳市东方航天港的建设情况,但由于时间限制,未能深入探讨商业航天的最新发展。鉴于观众对此话题的兴趣以及SpaceX星舰的第六次试飞和国内卫星发射频率的加快,我决定撰写一篇文章,向读者介绍我对商业航天的了解。
商业航天的起源可以追溯到2004年,当时美国总统布什宣布暂停航天飞机计划,NASA开始通过资助商业公司来继续太空探索活动。在美国,航空航天任务最初由NASA和军方主导,但随着研发投入和发射成本的不断攀升,超出了NASA的预算,这促使NASA开始采用市场化招投标方式,将部分任务外包给私营企业。SpaceX和蓝色起源等公司因此逐渐崛起。
目前,美国的近地轨道任务,如卫星发射、空间站航天员运送和货运任务,已基本由商业公司承担,政府则主要负责更远的太空探索任务。有些商业公司甚至开始涉足火星探测和太空旅游业务。
中国的商业航天起步稍晚,2015年放开民营资本进入该领域,目前已涌现出一批民营火箭和卫星公司。商业航天与国家队航天的主要区别在于理念和模式,商业航天以市场为导向,追求商业盈利模式,其优势在于通过竞争促进技术进步和成本降低。
卫星互联网是商业航天与普通人生活最密切相关的业务。当前通信网络依赖地面基站,但存在信号传输效率受限、工作频段越高传播距离越短、需要大量线缆铺设等问题。卫星通信提供了解决方案,但面临通信延迟、发射功率和卫星体积质量大、制造和发射成本高等问题。攻克这些问题将使卫星通信具备替代地面通信系统的潜力。
历史上,多家企业尝试卫星通信方案,如摩托罗拉的“铱星计划”、劳拉公司和高通公司的“全球星”系统等,但均因技术、成本和市场问题而失败。SpaceX的出现打破了这一局面,通过创新材料和可回收技术大幅降低了火箭制造和发射成本,颠覆了卫星制造方式和发展理念,追求技术创新。
SpaceX的星链计划规划了4.2万颗卫星,通过批量化生产、流水线、模块化和3D打印提高效率,降低成本。星链卫星的设计寿命只有5年,5年后将进入大气层烧毁,这使得SpaceX不断制造和发射卫星,也为技术更新换代提供了条件。SpaceX对技术创新的追求体现在卫星外观创新、成本优先原则等方面。
星链计划的实施带来了近地轨道空间和通信频段资源的竞争。轨道空间和频段资源有限,SpaceX的星链计划占据了大部分资源,给其他国家带来竞争压力。中国也提出了三个“万星星座”计划,面临与SpaceX的直接竞争。
SpaceX的卫星发射频率越来越快,2022年平均每10.7天发射一批,2023年缩短至5.8天,2024年缩短至4.1天。SpaceX的卫星是标准化的,每天能制造6颗V2.0 Mini卫星。SpaceX拥有充足的发射场资源,发射架维护时间短,使其能高频发射卫星。
星链在俄乌战场上展现了战略价值,超出了服务普通用户的设计初衷,展现出多元化应用潜质。星链已实现现金流平衡,用户数量不断提升,服务成本不断下降,卫星互联网的商业模式得到验证。2024年以来,星链系统凭借多域覆盖、高质通信等优势,抢占全球卫星互联网服务先发优势,目前已为超400万用户提供天基通信服务。
中国的卫星互联网前景正在蓄力,随时可能爆发。中国在火箭和卫星方面可以做到完全的技术自主,但在成本方面还有较大的优化空间。未来的批量化发射需求可能会带来成本的大幅下降,但要与SpaceX匹敌,还需攻克技术难题。作为一种规模效应强的基础设施,卫星互联网领域可能存在“赢家通吃”的局面,国内政策端和厂商应形成合力,加快商业航天布局。
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