星際榮耀彭小波:中國版SPACE X的太空征途
業外的朋友對於航空航天可能比較陌生,星際榮耀從事的商業運載火箭屬於航天範疇。航空與航天的區分主要在於卡門線。卡門線一般海拔在100公里左右,是匈牙利裔美國科學家馮·卡門提出的太空和航空的分界線。一般認爲,超過卡門線的飛行器飛行歸類到航天,低於卡門線的飛行器飛行定義爲航空。
此外,我們還會提到不同的軌道,比如用於空間站等大型設施的低軌地球軌道(LEO)、用於GPS和北斗導航系統的衛星運行的中軌地球軌道(MEO)、用於對地觀測的太陽同步軌道(SSO)等等。
中國航天的概念,其實產生相對較早。歷史上,明朝時期有位擔任萬戶的官員被認爲是載人航天的早期探索者之一。他嘗試將自己綁在裝有煙花的椅子上飛行,這被視爲人類航天史上的早期嘗試,儘管在當時這顯然是悲劇性的。
談到導彈,我們不能不提到納粹德國的V1和V2導彈。V1導彈類似於帶機翼的巡航導彈,而V2導彈則是經典的彈道導彈,沒有機翼,只有尾翼。V2導彈成爲了許多國家導彈的原型和基礎。德國戰敗後,德國的科學家和設施被美國和蘇聯瓜分,美國帶走了大部分工程師和科學家,包括著名的馮·布勞恩,他是美國探月工程的總設計師,也是V1和V2導彈的總設計師。
我國著名科學家錢學森曾參與美國對德國的軍事接收工作。在接收工作後,馮·布勞恩來到了美國並領導了載人航天計劃,爲美國早期航天的奠基和發展做出了重大貢獻。
蘇聯接收工作參與得晚,在德國只獲取了一些設備和設施,包括V2導彈,這是最早的彈道式導彈。蘇聯將其改造成了自己的型號,這個型號後來成爲中國東風一號導彈的原型。在中蘇友好合作時期,蘇聯將仿製的V2導彈移交給中國,中國在此基礎上研製了東風一號導彈,因此V2導彈成爲了美國、蘇聯和中國導彈發展的重要原型。
世界上第一顆衛星由蘇聯發射,名爲史潑尼克,也稱爲太空伴侶,發射日期爲1957年10月4日,這一天成爲了世界航天史上的重要日子。這一事件對全世界產生了巨大影響,尤其是在美蘇冷戰時期,蘇聯在航天技術上一度領先於美國。1957年10月4日,蘇聯成功發射第一顆人造衛星,對美國政治人物形成巨大壓力,引發了關於體制和科研管理模式效率的討論。
有些觀點認爲:是不是蘇聯這種模式更好?當時蘇聯率先做到了將衛星送入軌道,而美國還沒做到,美國就有很大的壓力,這也是後來促使美國建立NASA這個機構的主要驅動因素。當時第一個人造衛星只能做一些很簡單的對地通信,或者是音樂播放。中國的東方紅1號,就是隻能播放個音樂。但是現在各種衛星的發展之下,我們的生活已經被航天技術的應用極大地改變了,同時也對整個軍事策略產生了深刻的影響。
蘇聯的衛星發射成功,美國人把它叫太空界的珍珠港事件。1957年12月,蘇聯將一隻狗送入太空,這隻狗是在莫斯科街頭捕獲的流浪狗,經過簡單處理後被裝入衛星發射升空。雖然這隻狗當時因爲在太空的一些條件限制,很快就死亡了,但它的名字和故事被永遠記錄在航天史上,也爲後續的載人航天積累了寶貴經驗。
當時,美國對此非常緊張,於是在1958年1月31日發射了探險者1號衛星,這是美國第一顆成功進入太空的衛星,使用了朱諾1號火箭(Juno I rocket)。這也是美國在太空競賽中追趕的重要一步。
而前蘇聯在1961年將宇航員尤里·加加林送入太空,他成爲了第一個進入太空的人。從1957年蘇聯發射第一顆衛星,到1961年第一次載人航天的成功,僅用了四年時間,這個進度非常激進和迅速。
事實上,尤里·加加林在首次進入太空時,面臨着極高的風險。當時,美國的設計師系統對他的返回成功率並不樂觀。加加林乘坐的飛船叫東方號,在返回過程中非常原始和危險。在距離地面約3公里時,加加林需要從飛船中跳出並使用降落傘着陸,而返回艙在另一個地點着陸。這個過程非常危險,需要精確判斷高度並及時跳出艙門,任何失誤都可能導致嚴重後果。
儘管風險巨大,加加林的首次飛行還是取得了成功,他因此成爲人類歷史上第一個進入太空的人,這是一個永恆的榮耀。然而,加加林在後來的一次飛行訓練中不幸遇難,這提醒我們宇航員所承擔的風險。
冷戰時期,蘇聯在航天領域多次取得領先,包括髮射第一顆人造衛星、執行第一次太空行走、建立第一個空間站以及首次將女宇航員送入太空。這些成就給美國帶來了巨大壓力。1962年,美國總統肯尼迪宣佈了阿波羅計劃,目標是將人類送上月球,以證明美國在航天技術上的競爭力。從1962年阿波羅計劃啓動,到1969年7月阿波羅11號成功登月,美國僅用了7年時間。
阿波羅計劃的成功,成爲了美國航天史上的一個里程碑。這項成就極其不易,以至於儘管美國在後來的幾十年裡一直試圖重返月球,卻未能再次執行類似的登月任務。
這導致一些人質疑阿波羅計劃的真實性。從行業角度來看,阿波羅計劃無疑是真實的。組織30萬人長期維持一個謊言是不可能的。歷史上,美國宇航員阿姆斯特朗在被問到登月是否爲假時,他不分說,揮拳就打。他後來解釋,他們冒着生命危險,衆多工程師長時間努力,國家付出了巨大代價,這是一次偉大的實踐。對於質疑其真實性的人,他無需解釋,甚至有些憤怒。
從專業技術角度來看,阿波羅計劃的真實性不容置疑。在冷戰最激烈的時期,如果蘇聯人發現阿波羅計劃是假的,他們肯定會揭露。但事實上,蘇聯從未站出來宣稱美國人沒有登上月球。這是一個簡單的邏輯。
中國的航天事業受到了航天之父錢學森的重要影響,他是馮·卡門的學生,也是美國加州理工學院空氣推進實驗室的創始人之一。錢學森是空氣動力學領域的著名學者,他回國後對中國航天事業起到了極大的促進作用。他是中國當時唯一見過並研究過導彈的人。毛主席和周總理都曾接見他,並就航天發展進行了交流。
錢學森爲中國定下了航空航天這個說法,也制定了發展航空航天事業的計劃綱要,他建議國家先發展航天,再發展航空。他認爲航天是一種進攻性武器,射程更遠,且當時中國的國情更適合發展航天。而航空產品雖然看似簡單,但由於涉及載人飛行,對安全性和可靠性有更高要求,因此並不是那麼容易發展。錢學森的這一建議,對中國航天的奠基和早期發展起到了重要作用。
1970年,中國成功發射了第一顆人造衛星東方紅一號,使用的運載火箭是長征一號,該火箭是基於東風導彈改進而來的。東方紅一號的研製,最初由中國科學院負責;而運載火箭長征一號,則是在國防部第五研究院進行開發,到了1970年其已經發展更名成爲七機部。這些部門,後來演變成了航天科技集團和航天科工集團的前身,即航天總公司。
航天總公司的前身是航空航天部,負責衛星研製的團隊最初在中科院,但後來整體轉到了七機部,由七機部牽頭。這就是“一院搞火箭,五院搞衛星”的由來。五院後來加入了中科院和一部分一院的人員,成立了空間技術研究院,即現在的中國空間技術研究院。因此,中科院常被稱爲中國衛星的誕生地,這個說法也不無道理,因爲中科院最早承擔了研製工作,後來工作轉移到了五院。
航天的發展可以分爲幾個階段:從V2導彈開始,一直到1945年,這是一個探索階段;1945年到1991年是冷戰時期的高速發展階段,以美蘇兩國爲主導,包括探月等任務都在這一時期完成;1991年到2015年,隨着冷戰結束,世界航天進入了一個低潮期。因爲之前的競技狀態不再,蘇聯解體,美國探月成功,國際空間站建設,似乎不再需要比拼。
直到2015年,Space X成功實現了一級火箭回收,實現了火箭複用,憑藉在商業和運作上的成功經驗,讓人們開始重新審視航天的發展路徑。更重要的是,激活了全社會對航天本身意義的思考,也拉開了人類大規模探索和應用宇宙的序幕。
Space X公司顛覆了整個航天產業。在Space X出現之前,美國的波音、洛克希德·馬丁,中國航天科技集團,俄羅斯的能源聯合體等都有各自的專長,但Space X的出現打破了這一格局。它發射次數非常驚人,2024年計劃發射144次,截止目前已完成101次發射,佔到全球發射次數的90%以上。如果按送入軌道的重量計算,Space X可能佔到全球發射入軌重量的97%以上。
Space X之所以能做到重塑行業格局,就是通過一子級火箭的重複使用,顯著降低了發射成本。美國波音和洛克希德·馬丁的宇宙神5號和德爾塔4號火箭的發射價格在四五億美元,而Space X具有回收技術的獵鷹9號發射成本僅爲6500萬美元,每公斤發射價格約爲5000美元。如果後續starship+super heavy也能重複使用,那麼每公斤的價格還會指數級別下降,可能只要每公斤400美金-500美金。
這種技術難度很大,也大大拉開了Space X和其他企業的差距。如果以獵鷹9號2015年12月的首次成功回收爲基準,其他國家要是明年能夠實現發射和回收成功,差距可能是10年;如果starship+super heavy回收成功,那麼差距甚至可能超過15年。
近幾年,中國在這一領域發展也很快,其中就包括星際榮耀。2019年7月25日,星際榮耀的SQX-1 Y1火箭成功入軌,成爲中國第一家、全球第三家將火箭成功送入軌道的民營運載火箭企業。在此之前,私人運載火箭只有美國的Space X、 Rocket Lab實現了入軌成功 。
去年11月2號,星際榮耀研製的雙曲線二號可重複使用液氧甲烷驗證火箭(SQX-2Y)成功完成垂直起降發射,在經過檢測後,在12月10日進行了再次飛行及回收。這對中國航天具有重要意義,因爲它是國內首次使用1:1比例的真實火箭而完成的垂直回收、垂直起降的實驗,標誌着國內在可重複使用運載火箭技術上取得重大突破。
而目前研製中的雙曲線三號更爲先進,其長度69.6米,直徑4.2米,起飛質量491噸。雙曲線三號一次性的運載能力達到了14噸,相當於長征七號的運載能力,而在低地球軌道(LEO)航跡回收運力達到了8.5噸, 相當於長征載人航天火箭的運載能力。
雙曲線三號預計明年年底計劃實現首飛入軌和回收,其決定採用岸上發射、海上回收的模式。預計在明年5月份左右完成一艘回收船和測控船的建造,並開始相關實驗。
應用這種模式的原因在於:採用回收船回收的模式對發射點和回收點的設置比較靈活,對任務的適應性比較好。
此外,星際榮耀在北京的運載火箭生產基地包括火箭總裝生產線、貯箱生產線、鉚接生產線、導管生產線、機加生產線及檢測中心,預計2025年全部投資到位並達產;在海南文昌籌建的可重複使用火箭複用廠房,預計2025年6月投入使用。
近幾年,隨着Starlink技術的需求,衛星發射次數快速上升,已經達到了歷史的最高時期。
衛星的主要應用可以歸爲:通信、導航和遙感。
對於個人用戶來說,接觸最多的是通信和導航,比如開車時使用的高德、百度或騰訊地圖;長途電話則會動用地球同步軌道(GEO)軌道上的通信衛星來實現。
遙感主要是軍隊、政府以及林業、農業和抗震部門使用,國際上遙感圖像的最高分辨率大約是0.1米左右,中國的衛星也能達到這一精度。例如,通過衛星的照片,可以看到村口有車停着,有人擺桌子收羊,甚至可以數出羊的數量。
目前發射市場最主要的用戶,就是通信領域中的低軌互聯網星座計劃——Starlink,美國已經發射了超過7000顆衛星,並在全球數十個國家擁有約400萬用戶,且數量正在快速增長。Starlink的直連技術也在實驗中,未來普通手機有希望可以直接連接衛星,不需要額外設備。國外已經有報道顯示,三星和蘋果手機已經實現直接連接衛星的功能,預計不久後會推向市場。
在Starlink推出之前,1957年至今,全球共發射4,000多顆衛星,但Starlink計劃未來一期和二期分別計劃發射12,000顆和45,000顆衛星,會帶來巨大增長。而且這些衛星的壽命大約爲五年,因此每年大約有2,000多顆衛星需要更新。如果使用運載火箭,即使是每次發射20顆衛星,每年也需要100次發射來滿足一個星座的需求。
我們國家現在也在進行類似Starlink計劃,有自己的星座。預計這個行業未來的5到10年後,每年至少需要100次到200次火箭發射來滿足市場需求。
而且發射市場也是一個TO B的開放市場,不會形成壟斷。我們與客戶接洽時發現,他們對價格非常敏感,並沒有固定的比例分配給國家隊或民營企業,而是更看重誰能提供性價比更高的服務。
星際榮耀的目標,就是雙曲線三號(SQX-3)系列中的大型可重複使用火箭,在項目助力和組網任務牽引下,2025年完成入軌首飛及回收,2026年完成複用飛行,2030年具備25發/年的發射能力。其目的就是結合商業發射工位和複用火箭產業建設,形成大規模、可靠、經濟的進入空間能力。
星際榮耀還希望建立產業化生產基地,實現批量生產。Space X目前面臨的問題,就是火箭生產速度太快,回收的火箭也需要存放,因此沒有足夠的合適存放空間。我們正在全國多地佈局產能,包括四川、陝西和廣東。其中,國家在進行“三線建設“,推動東部產業向西南地區轉移。西南地區擁有良好的產業基礎,與我們的產業佈局非常契合。就像川渝地區產業基礎紮實,對於企業來說,協作配套半徑小,成熟人才也相對容易獲得,管理成本也能夠降低。
2019年7月25日,星際榮耀的SQX-1 Y1火箭成功入軌,成爲中國第一家、全球第三家將火箭成功送入軌道的民營運載火箭企業,在此之前,私人運載火箭只有美國的SpaceX、 Rocket Lab取得了入軌成功 。那個時候有一種躊躇滿志的感覺,但這個市場總會教育你,體會到生長的不容易。
星際榮耀之後也經歷了失敗和挫折。在2021年至2022年,星際榮耀的雙曲線一號運載火箭接連三次在發射過程中出現異常。
而且,現在的火箭行業距離盈虧平衡點還有一段距離,因此融資對公司來說非常重要。兩年前或三年前,經濟環境可能比現在更活躍,現在市場上的資金沒有以前充裕,融資週期也變長了。
隨着近兩年市場狀況變化,在融資過程中也學習到了一些心得,比如:要在不需要錢的時候就開始尋找資金;要在融資過程中注重確定性而不是金額;根據不同的資金屬性確定融資順序等。
在觀衆提問環節,有人問我創業到現在是什麼心態,如何面對挫折與挑戰?
我覺得,無論是在什麼行業創業,心力都是非常重要的。面對再大的挫折、困難或委屈,我們都要堅信自己能夠成功,並且要竭盡全力去實現目標。特別是在火箭行業,結果非常明確,只有成功和失敗兩種,沒有中間地帶。成功了,大家喝完慶功酒,然後再開始下一次發射;失敗了,我們面臨的是來自用戶、股東、政府和監管機構的巨大壓力。
但是,我們都知道,一旦走上創業這條路,接受了投資者的資金,就沒有退路。因此作爲企業的領導者或核心骨幹,我們必須具備強大的心理承受能力。雖然由於經濟週期、環境變化等不可控因素,有些工作會受一些影響。但只要還在創業過程中,我們就應該拼盡全力。
有一句話很鼓舞我:“凡所發生,都有利於我”。有時,我也會感到焦慮、迷茫甚至挫敗,但這些情緒都是暫時的,我們都將繼續前進。
分享 | 彭小波 星際榮耀的董事長
作者 | 王佳瑜
出品 | 嘉賓商學