中國長城工業劉潔:火箭制造和發射服務正向著商業化、產業化和行業化方向發展
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11月17日消息,近日,中國長城工業集團有限公司劉潔在2023商業航天產業論壇上,分享了《商業發射服務的發展歷程與展望》主題報告。她表示,商業火箭在軍民商發射服務市場將全面挑戰政府火箭。劉潔認為,低成本商業火箭的研制生產和發射活動運營管理注重效率和效益,適應性強大,當其可靠性和運載能力滿足政府客戶的要求時,將依賴政府經費研制的火箭和發射管理將有更強的競爭力,這意味著火箭制造和發射服務也將向著商業化、產業化和行業化發展的方向繼續發展。“從2012年SpaceX拿到一份軍方訂單開始,過往這些年、連續很多年SpaceX成為全球唯一可以連續獲得居民商訂單的商業航天企業或者發射服務商。這種模式將帶動更多的火箭企業朝這個方向發展進入相關行列。”以下為中國長城工業集團有限公司劉潔演講全文:劉潔:各位領導、各位專家,各位同事下午好,非常榮幸在這里做一個報告,報告的名稱是《商業發射服務的發展歷程與展望》。運載火箭技術是人類進入空間成為可能并逐漸實現了常態化,在這一過程中,人類利用空間基礎射程能力也在不斷發展,我接下來從個方面進行匯報:商業發射服務的產生與發展,當前商業發射服務的特點和未來商業發射服務的展望。隨著運載火箭技術和空間技術應用的螺旋互相促進發展,空間基礎設施從租出只服務政府、服務公益開始拓展到服務產業、服務商業甚至服務個人。上世紀60年代,1964年美國NASA利用德爾塔-4火箭首次發射了人類第一顆靜軌國際通信衛星一號,開啟了通信衛星商業化應用。隨著衛星廣播服務的市場收入和規模利潤增長,商業通信衛星的運行開始從依賴政府的經費過渡到商業化發展階段。通信衛星運營方也不再滿足于政府提供的這些通信資源,開始自行面向市場、用戶需求的業務,開始定制衛星,成為商業發射的首個用戶。在這期間出現的商業發射服務其實是政府主導的火箭提供的。我們可以看到,這是2005年時一些靜軌衛星商業發射服務簽約情況,可以看到在當時國際商業發射服務市場上比較活躍的火箭是美國火箭、俄羅斯火箭和歐洲火箭,其中美國宇宙神5火箭價格是最高的,它的GTO也就是我們說的高軌運載發射的價格是每千克1.7萬美元。比較便宜的是俄羅斯和阿里安的火箭,搭救是1.1、1.3、1.4,整個范圍是1.1-1.7萬美元/千克。隨著2010年SpaceX進入發射服務領域,以5000萬美元銷售GTO運力5.5噸的火箭開始,整個商業發射服務市場受到了巨大的沖擊。阿里安火箭市場主導地位從2014年開始失去,因為SpaceX可復用能力提升,價格繼續降低,提供的每千克發射服務價格已經到了1萬美元以下。我們用更短的時間維度來看,從2018年以來,基本上俄羅斯火箭已經退出了或者被擠出了商業發射服務市場,只有阿里安航天公司和SpaceX也就是獵鷹9和獵鷹重型每年是可以拿到訂單的。而且SpaceX的訂單每年已經保持在50%以上。其中得到看的一點是,阿里安航天公司訂單并非純商業的,是得到了歐洲政府的支持,訂單來源也就是歐衛通和歐洲衛星公司這些歐洲企業。從2013年開始全球靜軌衛星簽約數量在不斷降低,除了2020年美國有一個C頻段補貼政策有一個小幅上漲之外,2021、2022年還是繼續下跌。隨著靜軌通信衛星衛星簽約的數量減少,靜軌也就是高軌商業衛星發射的簽約量也在逐年降低,整個靜軌發射服務市場已經不再是國際或者商業發射市場的主要買家或者主導力量了。隨著資本的介入和國家戰略的支持以及技術的演進,軌道革命加劇,低軌小衛星發展以及相關發射服務發展非常迅猛,帶動了整個商業發射的增長。可以看到從2018-2022年期間,商業發射規模在逐年上漲,這都是小衛星發射帶動起來的,其中2022年已經增長到將近40億美元。上世紀80年代的時候是通信衛星帶動高軌發射服務的出現和市場的出現,但當時都是政府主導的火箭,一直到本世紀初隨著獵鷹9或者SpaceX公司、藍源公司或者是美國衛星實驗室公司這些依靠社會資本發展起來的低成本火箭出現,商業火箭的研制活動才得以出現。現在除了SpaceX、獵鷹9火箭之外,還有一款電子火箭,是另外一款可以實現常態化發射的商業火箭。不管是國內還是國外,在得到商業資本、政府部門和商業客戶訂單支持下的低成本小型、中型和重型火箭以及相繼進入了發射服務市場。與完全依靠政府研制的火箭相比,這些火箭在研制周期、費用和任務、可適應性上會更強。在政府發射服務市場也更將具有吸引力。這個比較典型的是波音公司的航天發射系統火箭,現在價格是2.5億美元,低軌轉軌道能力是27噸,雖然NASA付出了很多錢去研制它,現在除了阿提米絲探月計劃以外,NASA還有美國軍方所有的項目都不會選擇這個火箭,因為它實在太貴了,這也是一個典型。看一下當前商業發射服務的一些特點。首先是低軌衛星帶動低軌商業發射服務快速發展。2013年,商業航天發射次數首次超過政府航天,低軌發射次數也超過高軌發射。長期以來形成的高軌高價值、大型通信衛星獨自起航天發射市場的格局已經被打破。低軌經濟的興起和繁榮其實是從遙感衛星開始的。通信小衛星星座計劃迎頭趕上STARLINK計劃和OneWeb計劃。近年來低軌空間試驗、實驗、貨運運輸和載人飛行、旅游市場正在逐漸從能力建設向市場規模發展。今天維珍銀河已經實施了五次亞軌道的載人航天旅游,收入也非常可觀,這一切帶動低軌發射服務以前所未有的快速快速發展,其經濟規模已經完全超越了高軌發射服務。看一個統計數據,從2012年開始的一個數據可以看到,到2019年開始STARLINK和OneWeb開始發射,有一個轉折點,就是說其實STARLINK、OneWeb帶動了低軌小衛星發射數量的數量級增長,即使不考慮STARLINK、OneWeb,其他小衛星的數量也是從200到500多,有一個倍數的翻倍。從質量上看,如果把OneWeb和STARLINK這個影響刨除出去,小衛星的發射質量也是有所提升的,平均質量是60千克。如果考慮OneWeb和STARLINK,那么2022年全球小衛星發射質量首次超過了200千克。對比過去十年和未來十年數據可以看到,小衛星的發射數量有個數量級的增加,從千上到萬,增長率是2.7倍。小衛星發射質量將會增加3.4倍。小衛星制造和發射服務市場價值有一個2.7倍的增長,也是一個數量級的增長。其中小衛星制造領域的增長會比發射服務增長更快。SpaceX在發射服務市場競爭中一枝獨秀,它單獨一個企業可以作為一個行業趨勢或者一個熱點去看,獵鷹9火箭已經成為眾多國家商業和科研民用小衛生獲得發射服務的首選。獵鷹9火箭以低發射服務價格相繼進入并占領了高軌、中軌和低軌發射服務,未來還是現在,不管是傳統的還是新興的火箭都不法提供比SpaceX當前價格更優惠的發射服務。現在歐洲主推的一些商業火箭發展速度會有些停滯,但是價格比SpaceX和獵鷹9貴很多。前一段時間維加火箭給出來每千克的發射價格,低軌的是2.5萬,我們知道SpaceX以前是5000,現在因為通貨膨脹到了5500美元。維加火箭要比SpaceX高出5倍。剛才我們講到小衛星發射質量正在從幾十千克到百千克去發展,這種情況下中型火箭具有更好的經濟性,但是發展艱難。目前國際發射服務市場的中型火箭低成本進入市場的速度比較慢。我們看一下2023年的情況,今年是維加火箭倒數第二次發射,明年最后一次發射就退役了,維加火箭是年初發射失敗,明年什么時候復飛還沒確定。美國諾格公司心宿二230火箭已經退役,新火箭該在研制過程中。日本H-3火箭首飛失敗,什么時候復飛不知道。印度的PSLV、GSLV,一個是極軌、一個是靜軌的發射火箭,今年一共也就執行了3次。可以看到,2023年國外執行過發射任務的重型火箭種類少,次數也少。那么歐洲、美國、日本、印度都面臨著舊型號退役新火箭不具備常態化發射能力,有些甚至還沒有首飛。看一下未來商業航天商業發射服務的展望。剛才講到SpaceX、獵鷹9以及未來的商業火箭已經向低成本、可盈利的方向去發展,為其他火箭開創了一種復用的發展路線,從部分復用到全部復用。我們知道昨天美國FAA已經授予了星箭第二次軌道發射的許可證,最早明天就可以發射了。這次發射飛船和運載器在海上濺落不回收,后續任務中將分階段實施運載器和飛船的回收和復用,向全部復用全部邁進。SpaceX發展全復用低成本的航天運輸工具,這種戰略影響更多火箭公司在未來做出相同的選擇。SpaceX今年已經向年度90次發射任務邁進,在這種高密度發射過程中,對政府的航天發射管理也提出非常高的要求,一些非常新的要求。政府也是通過縮短發射與回收活動期間空域關閉時間、發射后盡快重新開放空域,縮小空域關閉范圍等有效措施,推行發射活動精細化空域管控將逐漸得以推廣。最終復用火箭發射目標是什么?目標是向具備民航運輸業具有的小時級維護即可實施下一次發射任務的模式。最后一點,商業火箭在軍民商發射服務市場將全面挑戰政府火箭。低成本商業火箭的研制生產和發射活動運營管理注重效率和效益,適應性強大,當其可靠性和運載能力滿足政府客戶的要求時,將依賴政府經費研制的火箭和發射管理將有更強的競爭力,這意味著火箭制造和發射服務也將向著商業化、產業化和行業化發展的方向繼續發展。我們可以看到從2012年SpaceX拿到一份軍方訂單開始,過往這些年、連續很多年SpaceX成為全球唯一可以連續獲得居民商訂單的商業航天企業或者發射服務商。這種模式將帶動更多的火箭企業朝這個方向發展進入相關行列。謝謝。