回到现实的民营航天,离商业化还有多远?


2019年7月25日,国内第三枚民营运载火箭“双曲线一号”火箭成功发射。随着地面上人群的欢呼和媒体的关注,中国民营火箭企业在迎来“爆发式”发展后,到了一个关键的十字路口。

根据未来的航空航天Future Aero Space数据,中国有60家私营航空航天初创公司。华尔街日报的数字是80。越来越多的外国媒体将这个数字提高到“超过100”. 60,80,100。以商业航空航天业的火箭工业为例。据统计,截至2019年4月,中国有41家具有独立法人资格的民营火箭企业。中国民营火箭队迎来了一个大发展时期。当前沿技术有一堆初创企业时,一直与“私人”联系在一起的“商业化”需求是无法避免的。

中国私人火箭,已经由最开始的用各种行动“证明自己”,转到面临做出商业化落地的选择。

民营火箭趋势明朗,但商业化“走老路”行不通

初创企业是未来的证明,但“火箭”可以非常熟悉,“火箭商业化”是一个新领域。

1、商业火箭坐定“卖方市场”

美国联邦航空管理局(FAA)计算了市场需求,并相信未来10年将有2,619个“负载”等待进入轨道,全球商业发射市场将超过250亿美元;

国内商业火箭公司Zero Space首席执行官舒畅曾向媒体表示,中国拥有1000颗全球“主要网络计划卫星”,但现在火箭发射数量接近40倍;另一家商业火箭公司蓝箭首席执行官张长武曾在接受采访时说过。到2020年,全球将推出约5,000至6,000个“低轨道卫星”。

无论口径如何,商用火箭的市场规模都非常看好。

然而,正如大多数业内人士所说,世界各地的火箭制造和发射“远远不能满足卫星的需求”,商业航天是一个彻底的“卖方市场”,只要你有契合市场需求的产品,就不愁市场。

与风无关的SpaceX诞生于这样一个“卖方市场”,使得不满意的人们惊呆了。

2、商业化是一个全新的命题,“从无到有”只是开始

一方面,大量的发射间隙意味着商用火箭的服务过程必须是高频的,至少远远超过目前的官方火箭发射频率;另一方面,只有低成本才能使高频发射,传统火箭发射成本下,许多“预测”的传输频率无法达到。

那么,火箭发射在未来必然以低成本下的高频次需求为主。

对于私营航空航天公司而言,商业化是一个新的命题,可以在没有经验的情况下复制,但至少商业市场的逻辑一定是低成本+高可靠性。

路径在现有的航天工业体系中并不具备,可靠性往往伴随着高成本。作为一家商业公司,在旧的航空航天工业系统中复制产品路线可能不是最佳选择,它只能解决有无问题(造出火箭),但面临商业化时难以走通。

私营航空航天公司需要探索新的想法。在此背景下,基于“新思路”的产品出现在国内外。

据马斯克称,SpaceX的“最大有效载荷”重型猎鹰火箭模型仅为1.5亿美元,仅为旧竞争对手ULA(平均4.35亿美元)的37.5%,而且方式是利用工业化和社会。生产模式是实现独立产品的最终成本效益,不断降低生产成本,并保持更具竞争力的价格。

此外,Space X和Blue Origin还在探索更便宜,更可重复使用的甲烷推进剂,用于下一代运载火箭产品,以满足未来的运载火箭发射要求。专注于小型运载火箭的Rocket Lab等公司正在研究新的低成本技术。电子火箭的成功发射是电动推进剂泵,是世界上第一个采用3D的推进剂。打印发动机的火箭。

先验证能力,再来商业化?

在中国,虽然火箭起步较晚,在短短几年内,它也经历了探空火箭的发射,以吸引人们关注小型运载火箭的发射,以验证过程和技术,然后结合自己的特点,开发差异化的核心产品。

如果你注意观察,你会发现这样一个有趣的现象。目前,市场上不少私营火箭公司似乎选择了“第一固液”等产品路径,并宣布了自己在液体火箭发动机方面的研发。最新进展。

件。可以预见的是,在未来的私人火箭公司,液体火箭将是商业化资源的集中之处。

1、固体火箭意义非凡,但民营企业不占优势

在固体商用火箭方面,我们的知名品牌自然是航空航天科技的快艇系列,以及在不久的将来成功推出的11枚火箭。未来,可能会有低价的捷龙火箭。在这个市场中,从现在开始,似乎没有私人火箭公司这样的东西。

在发展的早期阶段,私营火箭公司可以使用固体火箭来完成整个过程并验证技术能力。然而,当回归到商业化的最终目标时,对于私人航空航天领域,资源在各个方面都相对有限,他们必须做出选择并最终确定他们需要的主流产品,就像SpaceX一样。

至少目前,固体的路线是走不通的,这不是因为固体火箭产品上有什么问题,国家队的产品表现出足够的技术和商业价值。

一方面,民营企业在供应链和市场方面并不占优势:

在供应链中,核心原始固体燃料属于国家严格控制的烟火技术。私营企业很难获得生产资格。他们只能求助于那些具有资格的企业,而固体燃料的成本占固体火箭的70%。以上,产业链的控制变得非常差;

就市场而言,没有任何官方消息来确定双曲线1号的报价,国有商业航空航天公司长期以来一直在使用固体火箭。快艇系列,长征系列和第一次飞行即将推出。被称为“价格杀手”的Jetron火箭是一种竞争产品,私人火箭公司没有先发优势。

另一方面,私营企业在固体火箭产品和操作系统的建设方面远远落后。除了多年来积累的技术成熟度,国家固态运载火箭产品还有其发布市场价格,响应周期,制造成本等方面。方面有体系化而非单一方面的优势。

2、固体火箭无法“训练”液体火箭的技术能力

固体火箭技术对液体火箭在核心技术上的前置价值并不大。

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液体火箭的技术关键在于发动机,固体火箭的技术关键在于化学配方和装药工艺。在某种程度上,固体火箭没有“引擎”。整个箭头是引擎,顶部装有负载。液体火箭的箭头包括发动机和油箱的两个独立部分。

此外,由于这种结构差异,在火箭测试中非常重要的测试链路也是完全不同的。固体必须进行完整的身体测试,而液体可以单独承担发动机并供应推进剂。

具体到产品开发水平,火箭发动机领域经常说一句话:真正的发动机是试出来的,液体发动机的开发往往要经过至少11种测试类型,秒的测试时间,50-100次测试时间,而固体发动机则是主要考虑到箭头中燃料的雕刻和成形(控制推力曲线),在试验数据调整经验中很难具有共性。

3、成本和可延展性要求下,液体火箭也是民营企业商业化的现实选择

在直接燃料成本下,液体远低于固体。根据黑客空间的创始人胡振宇的说法,液体燃料的成本可低至固体的1/200。优点是不言而喻的。

此外,液体燃料的特定冲动(专业术语,类似于汽车每升燃料可以运行的程度)更高,同样的事情花费在燃料消耗上。在长途航空航天领域,液体燃料的优势是不言而喻的。这也是早期私人固体火箭只是“听起来”而无法追踪的原因之一。

另一方面,从可回收性和可重复使用性的角度来看,只有液态火箭可以做到这一点,而可回收技术被认为是未来降低卫星发射成本的重要途径之一。现在,一些研究火箭的国内研究公司,如黑客空间,也试图利用人工智能技术在火箭恢复到地面几米的范围内迅速恢复推力和方向,而这种“微操作”显然只是液体燃料可以完成这项工作。

现在看来,液体火箭似乎更适合甚至是私营公司瞄准商业卫星发射市场的唯一选择。

在世界顶级质量公司中,液体火箭是主流,国内私营航空航天公司必须解决商业化道路上的关键成本问题,盯住液体火箭产品几乎是必经之路,可复用潜力还带来更大的想象空间。

4、液体火箭已成了业内共识

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值得一提的是,虽然它们都是“液体燃料”,但私营商业火箭公司却有不同的偏好。其中,国内蓝箭,星际荣耀和九州云间最近宣布了他们的液氧甲烷发动机。最新动态,国外SpaceX,Blue Origin两家商业航空航天巨头也完成了液氧甲烷发动机的重要测试工作。

国内深蓝航空航天,星河动力和SpaceX活动梅林发动机使用液氧煤油作为推进剂。

无论是哪种液体燃料,毫无疑问,都是奔着商业化去的,已经有一些商业火箭公司跳过了固体火箭而直接专注于液体动力系统。提速自己主打产品的研制,创新、核心技术、产品适合商业发射市场已经成为业内共识。

然而,SpaceX的Raptor成立于2009年,直到2015年才开发。由于在国家太空系统工作了数十年,已有80多年历史的空间技术专家黄志成说:“火箭是一种高投入,高风险,低回报的业务。我们的私人火箭刚刚开始.发布,现在已经萌芽,刚刚开始。“

私人航空航天不可能在一夜之间完成。可以看到商业化的道路,但仍需要进行验证。这是一个必须足够耐心的行业。