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100 万就能上天?马斯克再放大招

2019-09-17 10:04:53  来源:GeekPark极客公园

当人们享受着网约车平台提供的拼车服务时,太空狂人马斯克已经把“拼车”模式带上了太空。这项名为 SmallSat rideshare 的服务于今年 8 月官宣,并在其官网首页占据了头条广告位置。详情页图文并茂地展示了服务的具体内容和预约方式。

SpaceX 表示,公司将在现有的近地轨道发射任务中提供太空拼车的机会,也就是帮助卫星制造商把小卫星顺利送上指定轨道。首个任务将在 2020 年 3 月发射。此外,SpaceX“星链”任务也将从 2020 年开始,每月提供一次发射机会。

(鉴于 SpaceX 率先推出了可重复使用的火箭,因此能够提供相较于竞争对手更快、更实惠的卫星发射入轨服务 | SpaceX 官网)

从搭便车到坐班车

在商业航天的演进历程中,卫星制造商通过“搭便车”的方式,把自家卫星送上太空的方式并不罕见。为了追求商业价值最大化,单次火箭发射任务通常采取一颗主星加多颗小卫星的载荷方式,尽可能地满足卫星公司的发射需求。

SmallSat rideshare 计划(以下简称 SmallSat )虽是“太空拼车”的一种,但 SpaceX 拿出的却是现役最强运载火箭猎鹰九号,提供多频次、低成本的“专车”共享服务。

SmallSat 和以往搭便车最大的区别在于,SpaceX 帮助让小卫星摆脱了主卫星发射时间的约束,不再因为主卫星“掉链子”而延迟发射。只要卫星公司提前预约,就可以在预定的发射日期起飞。即便有个别卫星因故未能按原计划发射,费用也可以顺延到下次航班,只需要再缴纳 10% 的预订费即可。SpaceX 通过出售坐席的方式,让拼车乘客享有一种“坐班车”的礼遇。

有趣的是,SmallSat 公布不到一个月,SpaceX 官网详情页就出现了内容变化:其发射价格从每公斤 20000 美元降至每公斤 5000 美元。与此同时,原计划的每年发射一次的太阳同步轨道任务,执行频率提高到了每年三次。

“这样的发射价格令人震惊,算下来接近 SpaceX 一箭多星的发射成本价格”,一位资深媒体人如此评价。不少观点认为,压抑已久的小卫星发射需求将会被充分释放,这或许是 SpaceX 敢于用如此低的价位激发市场活力的重要原因。

SmallSat 代表了发射服务行业的新动向。蓝箭航天市场业务负责人表示,SpaceX 开启了一个固定低费率的小卫星定期共享发射模式。不过相对于马斯克的果敢,其他发射服务运营公司是否会跟进,以及是否有能力跟进,目前还不明朗。

而九天微星CEO 谢涛认为,商业航天最大的优势就是成本和速度。SpaceX 把载荷的发射费用从每公斤 20000 美元降低至 5000 美元,将帮助 SpaceX 进一步占领小卫星发射市场。回看国内商业航天领域,无论是卫星公司还是火箭公司,都面临规模化降成本的迫切需求。当成本以指数级降低的时候,市场竞争将更加激烈,市场格局也会重新划分,商业航天的整体实力将有机会进一步提升。

(SpaceX 最新提出的服务则只负责运送小型卫星,卫星的重量控制在 150kg 到 300kg 之间 | SpaceX 官网)

论成本的重要性

SmallSat 发射价格的下调意味着发射成本的走低:“作为发射合作伙伴,SpaceX可为小型卫星制造商提供业内领先的专属服务,其成本仅为传统任务的九牛一毛”,SpaceX 官方账号在社交媒体如此表示。

尚不明确 SpaceX 是否在过去一个月的时间内,研发出了开创性技术,促使发射价格锐减为原来的四分之一。但至少从猎鹰九号 Block 5 量产型火箭来看,一级回收,10 次复用,足以让箭体成本和维护保养成本大幅降低。

今年 5 月,SpaceX 的一枚猎鹰 9 号运载火箭 Block 5 型 B1049.3 在卡纳维拉尔角第 40 发射场点火成功。这次发射的重要任务,是把星链计划(Starlink)首批 60 颗实用型卫星送入既定轨道。

发射任务圆满完成。13.62 吨的总发射质量,超越了中国航天天舟 1 号货运飞船 13.5 吨的载荷质量,亦刷新了猎鹰九号迄今为止最大的载重量。更重要的是,平摊到每颗卫星上的发射成本,只有 35.6 万美元。

业内人士透露,如果用小型运载火箭打一颗卫星,发射报价通常介于 400 万美元到 600 万美元之间。如果按照 SpaceX 共享火箭公布的价格来计算,以单颗 227kg 的星链卫星为例,其发射价格只有 113.5 万美元左右。

据了解,“一箭 60 星”采用的猎鹰 9 号 Block 5 型火箭,第一级已经重复使用了 3 次,成功回收之后,具备第 4 次使用的条件。3 次折旧后的实际发射成本仅为 2140 万美元。

在上一个版本中,猎鹰九号的首次发射报价为 6209.6 万美元。其中第一级和第二级的成本分别为 3534.2 万美元和 812.4 万美元。刨除测控所需的费用外,利润回报为 621 万美元。

第 2 次发射报价比首次报价降低了 26.7%,为 4573.9 万美元。第一级成本为 1767.1 万美元,第二级的成本为 812.4 万美元。成本为 4116.5 万美元,利润为 457.4 万美元。

之后的 3 次发射报价是 3919.4 万美元,一二级的成本为 1178.1 万美元和 812.4 万美元。总成本 3527.5 万美元,最后利润可得 391.9 万美元。(数据来源:小火箭)

从猎鹰 9 号的成本结构来看,助推器占了总成本的 70%,这意味着每次重复使用可以节省数千万美元。而火箭燃料在重量上虽然占火箭的 90% 以上,但成本不到火箭发射总成本的 1%,而 SpaceX 核算的燃料成本所占比重,只有 0.4%。

(SmallSat rideshare100万美元的基础价格包括200公斤的有效载荷,额外的重量为5000美元/公斤 | SpaceX官网)

追求成本极致的癫狂

SpaceX 对于火箭成本的控制,依托的是可回收技术。猎鹰 1 号和猎鹰 9 号在最初的设计过程中就把可复用性考虑在内。

一级火箭回收技术验证成功之后,马斯克又提出了“派对气球”的解决方案,来回收第二级火箭。虽然二级火箭的成本要少于一级火箭,但也高达数百万美元。马斯克希望利用这些方法帮助 SpaceX 大幅降低成本以增加收入。这些节省的成本也可返还给那些愿意使用二手助推器的客户,尽管 SpaceX 尚未公布折扣的细节。

2018 年 2 月,SpaceX 尝试回收 600 万美元的新型火箭整流罩,并利用降落伞将其送回地球,甚至还制造了一艘名为“史蒂文先生”的回收船。不过,升级后的整流罩没能实现最佳的回收方式,距离回收船的捕网相差几百米,最终在海上溅落,所幸没有明显损坏。今年 6 月,SpaceX 再次尝试回收整流罩,遗憾的是,整流罩最终只成功回收了一半。

除了致力于火箭本身的可回收、可复用,马斯克也在不遗余力地在其他环节开源节流。

今年 1 月,SpaceX 宣布裁员 10%,有 600 多名员工名列其中。SpaceX 作出的这一决定归因于于“两个绝对疯狂项目”:星链计划和星际飞船计划 (Starship)。马斯克解释说,如果公司不想尽办法节省开支,破产将会成为大概率事件。

人力成本之外,SpaceX 都的研发费用也远远低于他国政府的航天机构和商业航天公司。美国的 EELV 火箭耗资 35 亿美元,法国阿丽亚娜 5 火箭的研制费用更高,而猎鹰 9 号仅仅消耗了 3 亿美元。虽然 NASA 慷慨地伸出了援助之手,但 SpaceX 从 2002 年到 2010 年,总支出不超过 8 亿美元,且从 2007 年连续 4 年保持盈利。

商业航天的引领与追赶

SpaceX 公布共享火箭计划,对中国商业航天既是一种激励,也是一种鞭策。“不过,中国民营商业航天公司不必太过纠结,稳步发展就好,”凌空天行 CEO 王毓栋一语中的:“毕竟 SpaceX 主要对欧洲和印度的影响较大,美国的卫星轮不到中国发,中国的卫星也不会去国外发射。”

而蓝箭航天则认为,国内民营火箭公司目前的发展阶段,决定了其发射价格体系还未能形成一个固定的定价模式,总体的发射次数都极其有限,也没有形成规模市场,所以发射价格和载荷情况要视具体任务而定,尚不具备和 SpaceX 直接看齐的条件。“只有放眼未来,当国内民营火箭公司的技术研发创新能够支撑,并且运营模式进入到一个相对稳定的市场阶段时候,局面才有机会逆转。”

也有观点指出,Space X 的优势并不完全体现在价格上。“马斯克很擅长制造概念,这方面比我们要强一些,”业内某人士表示:“火箭属于交通运输工具中的奢侈品,降成本不意味着完全自主降价,只要价格合理,商业航天公司的发射定价反而是长期固定的。”

他进一步分析,认为 SpaceX 抛出“行业期货”概念的嫌疑更大。从 8 月初公布的收费标准来看,只有提前一年签约的卫星客户,才有机会享受到 225 万美元 150kg 的优惠价。若提前 6-12 个月签约,150kg 规格的发射价格会暴涨至 600 万美元,即每公斤 4 万美元。这明显高于其对外宣称的发射价格,不过是一种宣传策略而已。

“美国以前的发射成本太高了,SpaceX 只是把发射价格降到了一个相对合理的区间而已。”另有相关人士透露,目前长征 11 号 500kg 的运力,单次报价为 5000 万,约合每公斤 1.4 万元美元。快舟一号甲 200kg 的运力,报价区间是 3500 万到 4000 万,约合每公斤 2.4 万美元到 2.8 万美元。而民营火箭企业星际荣耀方面表示,其目前在全球商业卫星客户的发射报价同样具备充足的竞争力。

然而,中国运载火箭当前最大的瓶颈不是成本,是推送能力。从载荷情况来看,目前国内民营火箭公司正在研制的和现役火箭采用的几乎都是小型运载器,因此载荷也都是以微小卫星为主。不像 SpaceX 因为具备技术成熟的、运力强大的现役火箭型号,已经基本可以覆盖各种轨道类型和从小卫星到大型 GEO 商业通信卫星、重型遥感卫星和深空探测等各种任务类型的载荷。即便是国家队,在长征五号完全成功之前,低轨最大推送能力依旧不及猎鹰九号,与猎鹰重型火箭的差距更为悬殊。

2018 年,中国航天以 39 次的发射数量超过了美国。前不久,马斯克造访中国上海,在 WAIC2019 大会开幕式上不吝赞美,表扬了中国民营商业火箭公司取得的进步,直言民营火箭首次入轨,“是一件很难的事情”。

却也有从业者感概,眼下的局面是 SpaceX 和中国航天整体的实力对垒,正如特斯拉 VS 中国新造车势力一样,“马斯克的盘,往往不是某一家公司可以接的。”

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