太空旅行、衞星互聯照進現實!揭秘飛速發展的商業航天,可回收火箭為核心 | 智東西內參

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當今世界,越來越多的國家高度重視並大力發展航天事業,世界航天進入大發展大變革的新階段,將對人類社會發展產生重大而深遠的影響。2022 年 2 月 11 日,SpaceX 發佈星艦最新進展,單艦運載力超 100 噸,有望實現每天發射 3 次,為登月,火星移民,洲際運輸等應用帶來顛覆性變化;2021 年 12 月 7 日,星河動力成功發射“穀神星一號遙二”運載火箭,實現一箭五星、民營火箭首次連續發射成功等新突破。

2022年1月28日上午,國務院新聞辦公室發佈我國第五部航天白皮書——《2021中國的航天》。白皮書指出,研究制定商業航天發展指導意見,促進商業航天快速發展。 1 月 24 日,國內商業航天頭部企業星河動力完成總額 12.7 億元 B 及 B+輪融資,本輪融資主要用於加快“智神星一號”液氧煤油運載火箭的研發及相關基礎設施建設。

本期的智能內參,我們推薦華泰證券的報告《商業航天:關注火箭最新進展》,重點關注運載火箭技術演進過程,提出降低火箭成本的可行途徑,探尋國內民營火箭企業商業化發展路徑。

來源 華泰證券

《商業航天:關注火箭最新進展》

作者:黃樂平 等

一、商業航天——場景豐富,未來可期

2021 年,維珍銀河(SPCE US)、藍色起源(未上市)、SpaceX(未上市)先後完成各自首次載人太空商飛,維珍銀河“團結”號、藍色起源“新牧羊人”號分別提供高度 80 公里、100 公里的亞軌道觀光服務,SpaceX 則提供高度 575 公里的繞地飛行服務,其中 SpaceX 在 2021年 9 月 16 日發射的“靈感 4”是人類首次將完全由平民組成的宇航機組人員送入太空。太空挖礦則通過“找礦-探礦-佔礦-採礦-返回”五個階段,開發和利用小行星上豐富的太空礦產資源,商業價值相當可觀。

深空探測指人類對月球及以遠的天體或空間環境開展的探測活動,是人類航天活動的重要方向和空間科學與技術創新的重要途徑。未來隨着航天技術的發展和商業案例陸續落地,太空旅行、太空挖礦、深空探測等將逐步變為現實、形成產業。

另外隨着航天市場的發展,衞星應用場景更加多樣化,以通信、導航、遙感等為代表的衞星,由軍用需求逐漸拓展到民用市場,緊密結合各行業與消費者,帶來衞星需求的急劇增加,航天發射呈現出“井噴式”發展態勢。其中,低軌衞星互聯網計劃戰略意義重大、經濟價值可觀,引起國內外高度重視,也成為當前及未來航天發射市場的主力需求。目前,國內外衞星互聯網計劃呈現出以下特點:

衞星小、數量多。為了兼顧全球覆蓋和低延時通信兩大核心能力,各大公司都不約而同地選擇了質量 200kg 左右的小衞星進行組網,小衞星研製週期短、成本低,通過大規模星座組網可實現全球覆蓋,這便導致星座規模普遍都十分龐大。目前已公佈星座計劃的國外公司中,美國 SpaceX(未上市)提出的 Starlink 規模最大,將建成 4.2 萬顆衞星組成的低軌互聯網巨型星座,而其他公司的星座規模從幾百顆到數千顆衞星不等。

國內方面則包括中國星網、航天科技集團、航天科工集團等國家隊以及銀河航天等民營企業也相繼提出了衞星互聯網計劃。隨着衞星互聯網被列入國家“新基建”發展範疇,未來 5-10 年我國衞星發射數量將超過 10,000 顆。

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國內衞星互聯網星座統計表

組網時間短。國際規則中衞星頻率和軌道資源的主要分配形式為“先申報就可優先使用”的搶佔方式,按照國際電信聯盟的要求,申請衞星頻率和軌位資源的公司需要在獲得許可後 2 年內完成星座中 10%衞星的部署,5 年內完成星座中 50%衞星的部署,7 年內完成星座中 100%衞星的部署。如果無法滿足上述要求,將對申報的星座規模進行削減。作為全球通信基礎設施,衞星互聯網是典型的“贏家通吃”型生意,考慮到衞星頻率及軌位資源的稀缺性,各家公司都會力爭在最短的時間內完成組網,以搶佔商業先機。尤其是國內衞星互聯網起步較晚,要想後發制人就必須在組網速度上下功夫。

2021 年 11 月 23 日,全球通信公司 Viasat與中國衞通合作,宣佈在中國建成移動衞星網絡,該移動網絡部署了 Viasat 創新的機載通信 (IFC) 設備,並在 Ka 波段 ChinaSat-16 號衞星系統上工作。目前該系統已建成,可以滿足進出中國領空的國內外航空公司的空中互聯網服務的需求。該網絡的成功部署,將能夠為旅客提供無縫的通信漫遊體驗,航空公司客户可以選擇提供流媒體視頻或音樂、瀏覽互聯網、訪問社交媒體、消息傳遞和其它應用程序。

2021 年 12 月 21 日,全球寬帶網絡速度測試網站 Speedtest.net 公佈了 2021 年第三季度多家衞星互聯網的網速數據。結果顯示,SpaceX的星鏈衞星互聯網速度最快,延遲也最低,下載速度中值 87.25 Mbps,上傳速度中值為 13.54 Mbps,同期美國所有固定寬帶提供商的下載速度中值、上傳速度中值分別為 119.84 Mbps、18.03 Mbps。HughesNet 緊隨“星鏈”其後,下載速度中值為 19.3 Mbps,Viasat 則以 18.75 Mbps 的下載速度位居第三。

二、運載火箭,太空時代主力工具

火箭作為人類進入太空的主要載具,決定着一個國家進入、利用和控制太空的能力,是航 天領域的核心基礎,也是各國現代科技發展水平和綜合國家的重要標誌。運載火箭是依靠火箭發動機噴射工質(工作介質)產生的反作用力向前推進的飛行器,能夠將人造衞星、載人飛船、空間站或空間探測器等有效載荷送入預定軌道的航天運輸工具。

2016 年以來,截至 2021 年 12 月,國內共完成 207 次發射任務,其中長征系列運載火箭發射共完成 183 次,總髮射次數突破 400 次。長征系列運載火箭加速向無毒、無污染、模塊化、智慧化方向升級換代,“長征五號“長征五號乙”運載火箭實現應用發射,“長征八號“長征七號甲”實現首飛,運載能力持續增強,星際榮耀、星河動力等民營企業也成功實現火箭入軌發射,我國運載火箭多樣化發射服務能力邁上新台階。2021 年,我國共計開展了 55 次各類軌道發射任務,其中成功 52 次。

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2021 年中國運載火箭發射情況

2021 年 11、12 月,全球發射活動持續活躍。中、美、俄、日、韓以及歐盟等開展的航天發射活動共 38 次,相較於 9、10 月全球 22 次航天發射活動,11、12 月全球航天發射活動明顯增加。

11 月,全球共進行航天發射活動 16 次,均成功。其中美國 5 次、中國 7 次、俄羅斯 2 次、歐盟 1 次、日本 1 次。成功向太空送入 82 個航天器。

12 月,全球共進行航天發射活動 22 次,失敗 2 次。其中美國 7 次、中國 8 次(1 次失敗)、俄羅斯 3 次(1 次失敗)、歐盟 3 次、日本 1 次。成功向太空送入 173 個航天器。

2021 年 12 月 7 日 12 時 13 分,在酒泉衞星發射中心,中國民營航天公司星河動力成功發射了“穀神星一號遙二”運載火箭,順利將五顆商業衞星精確地送入 500km的太陽同步軌道。這是中國民營火箭第一次連續成功、第一次一箭多星商業發射、第一次進入 500km 太陽同步軌道。星河動力透露,接下來會將“穀神星”系列火箭所獲得的成功經驗,運用於中大型可重複使用液體運載火箭“智神星一號”,加快研製進度,確保在2023 年入軌首飛成功。

2021 年 12 月 17 日 14 時 30 分,由火箭派公司研製的中國首個商業航天生物載荷“火種一號”空間微重力生物載荷試驗裝置,通過搭載星眾空間“靈巧號”衞星平台,在西北某試驗場跟隨華羿鴻達“華羿一號”火箭發射升空。本次發射飛行高度 250km,衞星遙測參數正常,生物載荷工作正常,發射任務取得成功。“火種一號”是國內首個由民營企業設計研製的空間微重力生物試驗裝置,旨在為近地空間生命科學探索、航天生物醫藥研究、生物技術試驗等提供便利的微重力研究服務和商業化解決方案。

2022 年 2 月 11 日下午,SpaceX公司創始人、首席執行官兼首席工程師埃隆·馬斯克發佈了 2 年半以來最新的星艦(Starship),整個發佈會持續了近 80 分鐘。最新發布的星艦直徑 9 米,高 50 米,加上火箭助推器高達 120 米,有效載荷 100-150 噸,能攜帶 200 噸推進劑進入軌道,為其他太空中的星際飛船“加油”。

馬斯克表示達到目前的全球發射載荷數,星艦隻需要一年時間。目前,全球已發射的載荷數為 15,517 噸。按照星艦快速重複使用的能力,每艘星艦按照每週保守 3 次軌道發射計算,只要使用一艘星艦,一年後,該星艦發射的載荷質量將超過人類歷史上全部的載荷發射質量,達到 15,500 噸。馬斯克還表示,理論上“星艦”飛船每 6-8 小時就能夠重複使用,這樣一天可以進行 3 次發射,而“超重”助推器大約每小時即可發射一次。快速重複使用也意味着降低成本,“每次飛行可能只需幾百萬美元,甚至最少可能只要 100 萬美元。”馬斯克説,按照太空標準來衡量,這個價格低得離譜。

向火星移民需要 100 萬噸的貨物運量,從而使火星城市具備自支持能力,而每 2 年一次的地火運輸窗口期,確實需要星艦具備這種快速可重複使用的能力。在軌推進劑加註是實現人類去往火星必需的技術,因為火星太遙遠了。SpaceX 已經掌握了龍飛船(Dragon)與國際空間站間不同公司對接機構的對接,對於星艦間的對接將更加容易。馬斯克表示,SpaceX 將在 2023 年底進行在軌推進劑加註嘗試。

根據火箭運力統計表進行估算,2021 年國內發射衞星的火箭總運力約為 140.4t/700km,與未來平均每年對火箭運力需求 343t/700km 差距較大。通過需求測算以及現有運力統計, 預計未來國內火箭運力缺口較大,這部分缺口是商業火箭公司的主要市場。

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國內外代表性商業火箭公司技術路線對比

1、液氧甲烷,民營火箭動力一致選擇

在火箭技術領域,長期存在着所謂的“固液之爭”,即固體火箭和液體火箭,哪個更適合航天發射。早在上世紀七八十年代,就曾經有過一場影響深遠的大討論。液體派認為,液體發動機在運輸時燃料儲箱是空的,總體較輕,運輸車輛的負荷較小,工程上更易實現,燃料在發射場里加注就可以了。固體派則認為,固體火箭的燃料是在車間裏澆鑄完成的,不需要考慮燃料加註的問題,起豎後經過簡單檢測就可以發射。雙方支持者各執一詞,各自強調的優點正是對方的軟肋,一時相持不下。

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固體燃料火箭與液體燃料火箭對比

火箭發動機價值量佔比過半,發動機能否滿足重複使用是技術路徑選擇的重要考量。在一次性使用運載火箭成本構成中,發動機約佔總成本的 54.3%,箭體結構約佔總成本的23.6%,電氣系統約佔 8%,閥門管路及執行機構約佔 8.1%,點火、級間分離等火工品約佔 5.3%,推進劑成本約佔 0.7%。作為火箭中價值最高的部分,發動機能否滿足重複使用需求是火箭回收的前提條件,而火箭回收是商業航天降低成本的必由之路。因此發動機是否滿足重複使用將決定能否實現火箭回收,是民營火箭公司技術路徑選擇的重要考量。

液氧液氫、液氧甲烷、液氧煤油 3 種低温推進劑均滿足發動機重複使用基本需求,國外已 有階段性成果。SpaceX採用液氧煤油推進劑的梅林發動機已經成功實現多次飛行回收,重複使用發動機先驅 SSME 發動機則使用了液氧液氫推進劑,而同樣使用液氧液氫推進劑的 BE-3 和RL10 發動機也得以成功回收。目前國際上對於液氧甲烷發動機還沒有研製成功飛行的先例,但研製歷程已達幾十年,NASA 將 RS-18 改造為月球着陸器下降級液氧甲烷發動機,並開展了高空模擬試車和推進劑在月球表面的長期貯存模擬試驗研究。

液氧甲烷發動機成本低、性能適中、結焦少、與液氧沸點接近,商業航天需要在成本和性 能之間獲取平衡,液氧甲烷發動機將是商業趨勢。作為一種被廣泛使用的清潔能源,甲烷燃燒熱值高,資源豐富,與液氧温度相近,可以設計成共底貯箱以降低結構質量和複雜度。液氧甲烷推進劑比衝性能介於液氧液氫推進劑和液氧煤油推進劑之間,密度比衝較高,能有效提高火箭運載能力。在所有烴類燃料組合中,液氧甲烷發動機自潔淨性較好,是最不容易結焦和積碳的,利於回收可重複使用。

目前科學家們已經在諸如火星、土衞六等星球上發現存在液體甲烷“海洋”,如果未來開展星際航行,或可直接從目標星球獲取液體甲烷作為燃料。目前,美國 SpaceX(未上市)和藍色起源積極開展液氧甲烷發動機的研製工作,其發動機型號分別為“猛禽”和 BE-4,國內則有藍箭航天的“天鵲”80t。我們認為,液氧甲烷火箭推進劑 綜合優勢突出,液氧甲烷發動機或為民營火箭公司未來一致選擇。

2、火箭可回收技術是商業航天關鍵

運載火箭的研製複雜,耗資巨大,成本問題已成為制約航天事業發展的主要因素之一。隨着航天技術的發展,大幅度降低成本成為運載火箭研製中必須重點考慮的問題。運載火箭作為商業航天主要的運載工具,降低其商用成本、滿足市場所需是運載火箭大規模商業化應用的關鍵,也是構建整個商業航天生態的基石。

有效降低火箭成本的三種途徑為:一是火箭回收與重複使用;二是垂直整合產 業鏈與自主研發核心技術;三是採用通用化設計,使用市場貨架產品。其中,火箭可回收 技術是降低成本最核心且有效的方式。

運載工具的一次性使用是航天發射成本高昂的重要原因之一,火箭回收與重複使用有望將 發射成本降至三分之一。在搭載有效載荷飛行並最終把有效載荷送入預定軌道的過程中,運載火箭各子級按時序分離、報廢。可重複使用火箭通過對發動機、箭體及其它設備的垂直回收與重複使用,能夠大幅降低發射成本。SpaceX憑藉技術突破,自研掌握了火箭回收技術等關鍵技術,於 2015 年 12 月成功回收“獵鷹 9 號”一級火箭,將“獵鷹 9 號”發射費用降至每千克 0.62 億美元,約為同類型運載火箭發射價格的 30%,競爭優勢明顯。

運載火箭實現可重複使用需要在火箭完成使命後,使其安全返回地面才能在檢修後再次投入使用。因此,回收方式對可重複使用運載火箭的設計至關重要,可分為傘降回收、垂直回收及帶翼飛回三種:

傘降回收是一級火箭完成級間段分離後使用降落傘進行回收的方式,具有技術成熟度高、運載能力損失小(約 10%)、成功率高等優勢,尤其能減少對地面人員設施的危害。但傘降回收對着陸地形要求高且難以控制着陸點,火箭落地後發動機也隨之報廢,與真正意義上的“回收利用”差距很大。採用傘降回收的代表火箭如聯合發射聯盟公司(UnitedLaunch Alliance,ULA)(未上市)的“火神”火箭,該火箭一級發動機結束工作完成級間分離後,使用降落傘進行減速,由直升機在空中實現回收。

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“火神”火箭 SMART 技術示意圖

垂直回收是通過重啓一級火箭發動機以減速並調整至指定地點的回收方式,重啓發動機需預留推進劑,火箭運載能力損失約 30-50%。採用垂直回收的代表火箭如 SpaceX(未上市)的“獵鷹 9 號”運載火箭,該火箭一級火箭分離後,通過姿態控制系統使一級火箭倒轉,重啓發動機反推火箭進入預定返回軌道,據報道,“獵鷹 9 號”火箭運載能力因回收會損失運載能力達 40%以上。

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“獵鷹 9 號”火箭一級回收飛行剖面

帶翼飛回是一級火箭裝備機翼、起落架等結構利用空氣動力滑翔降落的回收方式,該方式對火箭整體結構設計要求高,機翼結構重量等因素致使火箭運載能力損失約 40%。採用帶翼飛回回收的典型代表是俄羅斯提出的貝加爾號有翼助推器方案,貝加爾號為第一級帶翼飛回式助推器,可飛回發射場以自動方式像飛機一樣着陸,可重複使用 100 次。

傘降回收、帶翼飛回各有限制,垂直回收可回收包括髮動機在內的核心部件,商業應用價值最高。傘降回收方式不能改變飛行軌跡,返回過程箭體載荷環境較為惡劣,着陸精度差,對回收和複用不利,且受限於降落傘尺寸,難以滿足較大箭體的回收。帶翼飛回目前仍停留在概念設計階段,利用自身動力飛回發射場並水平着陸需要對火箭設計改動,造成結構更復雜、質量增加,導致運載能力損失較大。而垂直回收則能夠有效改善上述問題,通過發動機多次點火減小飛行載荷、提高着陸精度,同時其對火箭設計的改動最小,可回收包括髮動機在內的核心部件,在三種回收方式中商業應用價值最高,但實現火箭垂直回收需要攻克一系列關鍵技術問題。

2020 年 12 月,我國新一代運載火箭長征八號首飛成功,該研製團隊以垂直起飛和垂直降落為目標,圍繞火箭一級回收在着陸緩衝機構、低空低速的返回段制導、自主控制等回收技術領域做了試驗。除了國家隊之外,我國民營火箭公司也在進行火箭垂直回收相關實踐。

2021 年 3 月翎客航天(未上市)完成了國內首次公里級可回收火箭首次自由狀態下的 20 米低空飛行回收試驗。2021 年 7 月,深藍航天完成了首次“蚱蜢跳”10 米級運載火箭垂直回收飛行試驗,10 月,該公司“星雲-M”1 號試驗箭完成了百米級垂直起飛及降落回收(VTVL)飛行試驗,在液氧煤油火箭領域的成功垂直回收高度上實現新的突破。深藍航天投資副總裁束浩然表示,公司將於 2022 年進行 1 公里級和 10 公里級的火箭垂直回收試驗驗證,如若成功將標誌着中國商業運載火箭垂直回收進入新的發展階段。

第二種途徑為通過垂直整合產業鏈強化對產業鏈的自主可控能力。SpaceX很早就通過收購等方式進行產業佈局,並逐漸具備了集衞星和火箭製造、地面站建設、火箭發射和回收、衞星運營和服務於一身的完整產業鏈。航天供應鏈是複雜性水平最高的供應鏈之一,不同於洛馬(LMT US)和波音(BA US)公司必須與 12,000 家供應商合作才能製造火箭,SpaceX 秉持“自給自足”的原則,推行自主化的生產模式。

在製造方面,擁有年產 40 枚“獵鷹 9”火箭的能力,箭上產品的自產率高達 80%,既充分利用攪拌摩擦焊等成熟的工業技術生產貯箱,也利用 3D 打印等新型技術生產閥門;在測試方面,擁有 242 公頃的推進及結構測試試驗廠房,可以隨時進行測試,不需要租用測試設施;在發射場方面,除現有的三個發射工位外,還在美國境內尋求其他的用於商業航天的發射場,不單純依賴空軍發射場,以實現發射任務的快速週轉。

採用縱向整合、高度集成的設計模式。SpaceX 打破了以往發動機、電子設備、導航系統、地面支持設備等分系統由不同研製單位分別承擔的模式,採用了縱向整合、高度集成的研發設計模式,,對內縮減管理層級、對外減少產品外包。通過搭建了一個完整的設計平台,優化了設計流程,設計與生產無縫對接,計劃管理、工程研發和製造生產人員協同工作,有效縮短生產供應鏈,保證研發團隊工作效率,降低了組織管理成本。

堅持自主研發核心技術,有利於降低火箭成本。SpaceX 獨自承擔火箭 70%以上設備的設計研發、生產製造,憑藉對關鍵部件和核心技術控制整條產業鏈,成為當今美國商業航天領域“鏈主”企業。推質比約 150 的 Merlin 發動機技術、大長細比火箭制導控制技術、動力故障監測與冗餘技術、箭體海上平台垂直回收技術等均為 SpaceX 自主創新研製的成果,使“獵鷹 9”火箭重複使用、大幅降低火箭發射成本成為可能。

我國新一代運載火箭正在進行研製和首飛,固體助推捆綁、芯級捆綁、高性能大推力發動機、箭上 1553B 總線、地面測試發控系統一體化等先進技術不僅有利於運載火箭性能水平提升,還有利於運載火箭成本降低,故而,應當鼓勵民營企業創新發展,堅持自主研發核心技術,形成市場有效競爭力。

第三種途徑是採用通用化設計,使用市場貨架產品。簡化設計、平價材料替代能夠降低火箭箭體結構成本。箭體結構成本約佔火箭總成本的25-30%,箭體結構是火箭的主體,將火箭各系統組合成完整的一體。箭體結構主要包括整流罩、級間段、儀器艙、尾段等部段,而液體運載火箭箭體結構還包括推進劑貯箱、箱間段等部段。

根據《運載火箭箭體結構低成本途徑及性能影響分析》,針對火箭各級貯箱採用鋁鋰合金替換鋁合金材料,並採用光筒壁板代替銑削網絡加筋的簡化設計方案進行成本及性能分析,液體運載火箭企業可選擇在火箭二三級採用鋁鋰合金替代鋁合金材料,並在一級採用簡化設計方案,可使液體運載火箭單位運載能力的成本下降約 2.2%。

採用通用化設計,使用市場貨架產品以降低火箭成本。為有效降低運載火箭製造成本,部分企業開始採用配套產品通用化的設計,並大量採購市場貨架產品,如 SpaceX(未上市)廣泛採用配套產品通用化的設計,設計者在選擇零件時要儘可能尋找低成本的商業替代品,避免使用昂貴的航天級產品。

例如獵鷹系列火箭主力發動機的“灰背隼-1”噴注器就是阿波羅登月艙發動機上的同款產品,在成本控制上獨具優勢。當前,SpaceX 正在利用星鏈等項目作為試點,通過大量使用優惠的市場貨架產品代替高昂的宇航級設備來製造火箭,實現配件批量化生產,同時大幅提高火箭發射頻率,通過規模效應不斷攤薄火箭成本。

注重對通用成熟技術的應用,也可降低火箭成本。鋁鋰合金共底貯箱結構、碳纖維複合材料夾層結構、攪拌摩擦焊先進工藝等通用成熟技術的使用,造就了低成本、高水平“獵鷹9”運載火箭。

我國航天目前研製保障條件和基礎工業技術是通過長期持續的項目投入積累形成,而未實現整個領域研製能力和工業技術水平的同步發展,需在材料、工藝和元器件等創新方面加強,為未來航天事業發展建立夯實的工業技術基礎。

三、八大商業航天玩家,國內各地政策解碼1、商業航天玩家
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國內外代表性商業火箭公司發展歷程

SpaceX。SpaceX 由埃隆·馬斯克(Elon Musk)於 2002 年成立,是一家美國航空航天製造商、太空運輸服務提供商,主營業務為火箭發動機、航天飛船、火箭與衞星的研製及提供發射服務。產品包括獵鷹 9 號和獵鷹重型運載火箭、梅林(Merlin1D)及猛禽(Raptor)火箭發動機、貨運龍、載人飛船和 Starlink 通信衞星。SpaceX 目標是降低太空運輸成本以實現火星殖民化,其最大特色與創新之處在於實現火箭的可回收與可複用,並極大降低發射成本。

Blue OriginBlue Origin 由亞馬遜公司創始人傑夫·貝佐斯(Jeff Bezos)於 2000 年創立,是一家美國航空航天製造商和亞軌道航天服務公司,旨在通過可重複使用的運載火箭以更便宜、更可靠的方式進入太空。公司主要產品包括亞軌道火箭(New Shepard)、火箭(NewGlenn)及火箭發動機(BE-4)。目前公司正在研製推力更大的 New Glenn 運載火箭,並與歐洲通信衞星公司等簽署了多項商業衞星發射合同。

Rocket Lab。Rocket Lab 在 2006 年成立於新西蘭,2013 年公司註冊地及總部改至美國,是一家美國上市的航空航天製造商和小型衞星發射服務提供商。目前,公司擁有小型運載火箭 Electron,於 2017 年實現首飛,2018 至 2020 年分別完成 3、6、7 次發射任務。除此之外,公司正在開發一種名為 Neutron 的新型中型運載火箭。根據官網披露,下游客户除了商業衞星公司之外,還包括美國 NASA、NRO、DARPA 等機構。

Virgin OrbitVirgin Group(維珍集團)旗下專注小型火箭的 Virgin Orbit,該公司於 2017 年從 VirginGalactic(SPCE US)分離出來,專注於開發自己的商業運載火箭 LauncherOne,為小型衞星提供發射服務。2021 年 1 月 17 日,運載火箭 LauncherOne 成功發射入軌,並部署了 10 顆立方體衞星。

星際榮耀。星際榮耀成立於 2016 年 10 月,致力於研發優秀的商業運載火箭並提供系統性的發射解決方案。根據官網,公司專注於高品質、低成本、快響應的小型智能運載火箭研發,為全球小衞星及星座客户提供一體化的商業發射服務。

藍箭航天。藍箭航天是國內領先的航天運輸系統創建及運營的商業公司,成立於 2015 年,國家高新技術企業,國際宇航聯合會(IAF)會員。藍箭航天致力於研製以液氧甲烷作為推進劑的中大型運載火箭系列產品,為全球市場提供高性價比、高可靠性的發射服務。藍箭航天是全國首家取得全部准入資質的民營運載火箭企業,並於 2018 年 10 月 27 日完成中國首次民營運載火箭發射。

星河動力。星河動力成立於 2018 年,從事低成本商業航天發射業務,發佈“穀神星”“智神星”兩型商業運載火箭研製計劃,致力於為人類低成本、高頻次進入空間提供解決方案。公司核心產品及服務包括“穀神星”系列小型固體運載火箭、“智神星”系列中型液體運載火箭、“光年”系列固體火箭發動機、“蒼穹”系列液體火箭發動機和姿控動力裝置等。

科工火箭。科工火箭是航天科工集團為發展商業航天產業而成立的國內專業提供商業航天發射服務的公司,面向商業航天發射市場推出了快舟系列運載火箭。主營業務包括運載火箭及航天器研發製造、國際和國內商業發射服務等。公司按照資本、市場、技術深度融合的思路,加快快舟系列運載火箭型譜建設,將在未來幾年形成 200 公斤至 20 噸的發射服務能力。

2、各地政策解析

海南省:優化商業航天市場準入環境,發力建設航天城 。2021 年 11 月 18 日,海南省政府辦公廳印發《海南省金融業 ” 十四五 ” 發展規劃》。該《規劃》提出,優化海南省商業航天領域市場準入環境,設立由社會資本出資、市場化運作的商業航天發展混合所有制改革基金。同時,鼓勵保險機構在依法合規、風險可控的前提下,開展航天領域相關保險業務。

廣東:國內首個全產業鏈商業航天產業基地在南沙開建 。2021 年 12 月 9 日,中科宇航(未上市)表示,當前該企業正在廣州南沙建設中科空天產業基地,完全建成後可實現年產 30 發運載火箭,將成為國內首個全產業鏈商業航天產業基地。廣東目前已經集聚了一大批衞星應用機構和企業,在商業航天方面正逐漸形成產業鏈閉環。

山東:多個商業航天項目在煙台、青島落地 。2021 年 12 月 10 日,多個商業航天項目在山東煙台、青島落地。九天行歌火箭推進劑貯箱生產基地、東方空間“引力一號”運載火箭 AIT 中心、星河動力商業固體運載火箭創新研發製造基地三個商業航天項目在煙台東方航天港啓動開工。煙台的九天行歌火箭貯箱產業基地項目規劃總投資 8 億元。按照規劃,公司計劃於 2022 年 8 月之前完成小規模生產能力建設,到 2024 年 6 月正式達產。

同日,國電高科天啓衞星物聯網產業園項目簽約儀式在青島西海岸新區古鎮口核心區舉行,我國首個低軌物聯網星座落户古鎮口。青島的天啓衞星物聯網產業園項目主要建設天啓星座東北亞運營中心、衞星物聯網終端批量生產製造基地,並引進上下游相關產業。據瞭解,天啓星座由 38 顆低軌衞星組成,目前已發射 15 顆衞星,計劃於 2022 年全部部署完成。

四川、福建:積極推動衞星互聯網產業發展 。2021 年 12 月 10 日,四川省智能衞星互聯網創新中心(研發總部)正式啓用。該中心由國星宇航牽頭,聯合電子科大、電科互聯網+產業技術研究院、成都電科投資、國高成果創業投資有限公司組建,將圍繞“AI 衞星星座”“衞星+新能源”等示範試點工程展開。2021 年 12 月初,總投 11 億的達華衞星互聯網產業園在福建福州全面封頂。該項目總建築面積約 5 萬平方米,建成後將依託高通量衞星及星軌資源,融合大數據、智慧海洋和海洋經濟運營為一體打造“海聯網”工程。

北京市:發佈支持衞星網絡產業發展的若干措施 。2021 年 12 月 11 日,《北京市支持衞星網絡產業發展的若干措施》對外發布,提出圍繞商業液體火箭、商業衞星、地面終端設備、核心軟硬件研製,系統運控、運營服務等衞星網絡和北斗產業關鍵環節攻關,激發企業創新活力,助力“兩區”建設。在 26 項任務中,責任單位涉及北京經濟技術開發區的達 14 項之多。對符合條件的衞星企業,可給予研發費用 50%的資金支持。

北京大興區在 2021 年 12 月 14 日宣佈,將圍繞商業火箭研發、關鍵零部件、系統集成、衞星運營及應用服務等領域建設總面積 641 畝的北京商業航天產業基地。為此,大興區提出千億元的產業目標:到 2025 年,基地將完成總體建設。到 2030 年,全面完成基地建設。到 2035 年,建成國際知名航天基地,全產業鏈實現產業規模力爭超過 2000 億元。

智東西認為,過去一年,中國航天在載人航天、深空探測領域取得突破的同時,商業航天也在小型固體火箭、衞星星座等領域發力,助推航天產業發展。然而,與美國、歐洲相比,中國商業航天的發展仍處於初級階段。展望未來,中國商業航天的發展既面臨新一輪科技革命和產業變革的機遇,又面臨愈加激烈的國際競爭環境,以及政策、人才、技術、資金等要素支撐不足等問題的挑戰。

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