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商业航天未来的发展方向是什么?

2020-09-19 22:33阅读(74)

商业航天未来的发展方向是什么?:对于该问题,经济观察报记者采访哈工大机器人集团哈工大机器人投资管理有限公司副总裁赵文宇认为:商业航天的发展不同于人工智

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对于该问题,经济观察报记者采访哈工大机器人集团哈工大机器人投资管理有限公司副总裁赵文宇认为:商业航天的发展不同于人工智能、机器人等科技领域,这个市场受政策的影响较大,即国家对航天产业的开放程度,还有国家能否在未来设立以商业航天定位的产业级基金;市场盈利周期比一般科技产业长,且核心技术和人才资源基本都聚集在传统航天产业链中。对于商业航天的发展来说,任重而道远。

目前中国的民营商业航天已经启动并取得了一定的成绩。今年4月21日,民营卫星公司天仪研究院宣布公司获得近亿元人民币A轮融资;5月23日,航天科工集团设立的火箭技术有限公司开启A轮融资,拟计划增发28.57%的股权。此外,哈工大机器人集团旗下投资管理平台哈工大机器人投资管理有限公司,致力于发展中国民营火箭。

中国的商业航天目前仍处于初级阶段。从资金上,不同于国外的注资模式,我国的民营航天主要靠融资,这造成了中国的民营航天经不起失败的考验,失败就意味着之前一轮投资人的资本打了水漂,没有哪家投资公司允许反复失败的,或许是因为这个原因,中国民营企业的火箭到目前一次都没有发射过。从发展时期来说,中国的商业航天起步较晚,国外商业航天比国内发展早得多,例如马斯克2002年就创立了私人火箭公司SpaceX,以低成本提供火箭发射为竞争力。从估值上来说,中国民营火箭公司若出现独角兽,则在概念和市值上能达到SpaceX的水平,或是更高。

从目前航天科工与航天科技的火箭载体数量来看,未来火箭发射市场将出现较大供需缺口,这将是未来商业航天发展的重大机会。对于未来商业航天的发展来说,民营火箭公司需要制造出比传统模式更低成本的火箭以获得生存空间,通过发展开放的非核心零部件的部分产业链,通过减少为保证高可靠性而进行反复实验的过程,以降低火箭制造成本。

此外,未来商业卫星势必成为收集大数据的主流渠道,商业卫星不同于火箭的高风险,其市场的爆发几乎是肯定的。根据目前商业用途卫星发射计划,未来有超过3000颗以上的卫星将要上天。而卫星作为形成物联网、互联网的基础设施,覆盖区域远超过地面基础设施,布局卫星物联网将成为这一领域未来企业争夺的方向。除了商业卫星的制造以外,卫星应用的探索已经开始并将进入商业蓝海。

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航天科技作为人类未来的远景平台,在60年前,苏联发射的第一颗斯波尼克一号人造卫星成功,揭开了人类航天时代的序幕。


在后续美、中等国航天梦的推动下,实现了登月、空间站,探测火星,飞离太阳系等一系列宇宙探索任务。并积累了大量的科研经验,以及培育了大量航天领域的人才,逐渐形成了一个以现代科学为基础的高新技术产业群。随着,航天产业的技术成熟,人才充沛,商业航天因此酝酿而生。

目前,航天商业模式方向,主要以政府外包的方式向社会航天企业购买技术服务,项目分为火箭制造、卫星制造、发射任务等。而未来民用的商业航天,主要分为:通信,微纳卫星以及太空旅游等项目。在该领域,美国率先第一个吃螃蟹。其中,SpaceX太空探索技术公司作为商业航天的代表,与NASA展开深度合作。除此外,俄罗斯与欧盟以及中国也在积极推动商业航天的发展。

面对千亿级美元商业航天市场,谁也不想放弃这个机会。有竞争,才能够推动技术创新;进一步打破垄断,促进航天市场机制,激发社会高新企业经营的能力。虽然,商业局面有了,但是由于准则门槛比较严,将会对参与投标的商业航天公司提出更高的要求。SpaceX公司奋斗了13后,才拿到了航天任务资格证。后来居上的公司,将同样面临诸多困难。

商业航天前景一片光明,但在资金方面投入也是非常的大。据中国蓝箭航天张昌武接受采访透露,前期研发的投入成本高达4亿元人民币,待到产品量产阶段,还需要更大的资金扶持。商业航天公司要想解决资金问题,只能通过融资计划进行。前提需要拥有核心技术产品,比如:火箭发动机。


然而,商业航天的核心目标——降低成本。这对参与目前技术并不成熟的商业航天的公司而言,具有很大的挑战。只有通过技术不断创新,降低研制与开发成本,才是最佳有效方式。目前,我们国内的商业航天公司有好几家,比如:蓝箭航天、欧比特、长光卫星等。

在航天领域,不能够仅仅依靠国家的科研力量,只有推动了全民航天事业大发展,人类才能够在宇宙探索的任务中,走得更远。

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从目前的情形看,商业航天的具体方向可以概括为:1.降低发射成本。2.发展微纳卫星

最近,中国航天科技集团公司副总经理杨保华,在举行的中国航天高峰论坛上给出预期报价,可以用出人意料来形容:每公斤约5000美元。这不是某种稀有金属的价格,而是低轨卫星发射将来可能的预期报价!

要知道,中国目前在国际上最具商业优势的快舟一号甲火箭,其发射成本约为每公斤1万美元。要达到如此低廉的成本,需要提到一个给概念“可重复使用火箭”。

可重复使用火箭是相对于“一次性运载火箭”而言的。简单来说来说,就是运载器从地面起飞完成预定发射任务后,全部或部分返回并安全着陆,经过检修维护与燃料加注,可再次执行发射任务。

具体主要有3种方式实现可回收

第一种是降落伞垂直下降方案,就是在火箭分离后先进行空中制动变轨进入返回地球大气层的返回轨道,接着在低空采用降落伞减速,最后打开气囊或用缓冲发动机着陆。这种方案与回收飞船返回舱与返回式卫星类的方式类似。

第二种是动力反推垂直下降方案,其空中变轨制动同第一种,但在低空采用发动机反推减速,以垂直下降方式降落地面,说白了就是,通过控制发动机的力量和方向,来实现安全降落。美国“猎鹰9”火箭采用的就是这种方案。

第三种是滑翔飞行水平降落方案,即箭体采用翼式飞行体,在变轨制动后,火箭像飞机一样水平降落返回地面。这可以理解为,火箭回收部分在进入大气层后,利用类似飞机的机翼,做和飞机类似的飞行或者滑行。这种方案又分为有动力和无动力两种,后者完全依靠翼身的气动力滑翔飞行(与美国航天飞机着陆类似),而前者是采用装有涡喷发动机的翼式飞行体,在返回地面过程中启动涡喷发动机进行巡航机动飞行,可实现更大范围的回收区选择(与苏联暴风雪号航天飞机着陆类似)。

除了降低发射成本,发展微钠卫星也是一个非常重要的方向

微纳卫星(NanoSat) 通常指质量小于10千克、具有多重功能的卫星。随着高新技术的飞速发展以及市场需求的推动,微纳卫星以体积小、功耗低、 开发周期短,可编队组网,以更低的成本完成很多复杂的空间任务的优势,不仅在科研国防和而且在商业民用等领域发挥着重要作用。

最近几年,陕西省微小卫星工程实验室透露,我国翱翔系列立方星已形成标准化,年产能可达10—20颗。目前有10颗立方星在研,其中2颗将于年内发射。

国际上对微纳卫星的使用,可以说是持续高涨。

据称,美国天空盒子成像公司(Skybox Imaging)计划构建由24颗单星质量仅91kg的小卫星构成的高分辨率对地观测星座——“天空卫星”(SkySat),其对国防军事和商业民用的潜在价值不言而喻。“天空卫星”具备8h全球数据更新能力,可拍摄0.9m分辨率的可见光图像和1.1m分辨率的高清视频,提供基于云平台的遥感数据在线服务,推动对地观测数据应用从单幅图像处理向时序数据分析转变;可以预见,此项技术如果应用在手机地图等方面,其价值不可限量。

美国的行星实验室公司(Planet Labs)也构建了全球首个运营级纳卫星光学遥感星座,分辨率3~5m,采用“永远在线”(Always On)工作模式。这是具有里程碑意义的事件。星座可自动对陆地成像,并基于硅谷敏捷开发、敏捷测试等互联网思维研制卫星,开辟了甚小卫星低成本研制的新模式;

此外,日本东北大学也发射了雷神—2(Rising—2)对地观测卫星,多光谱分辨率5m,用于研究地球积雨云和上层大气闪电现象。

综上所诉,商业航天未来的发展方向是通过梦想和商业化的激励,让更多个人投入其中,来完成伟大的大航天时代,就像历史上的大航海时代一样。目前其方向具体可概括为:1.降低发射成本。2.发展微纳卫星。

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1.降低发射成本。

2.发展微纳卫星。

近年来,“珠海一号”、“吉林一号”等多颗民营商业卫星相继发射,航天科技集团长城公司在国际公开招标中胜出,我国商业航天活动屡获突破。国内商业航天是值得挖掘的蓝海市场。

国外比中国更早的开始商业航天,从国外商业航天的历程中,我们可以得到一些启示。

据美国航天基金会统计,2015 年全球商业航天市场规模2464 亿美元,占全球航天经济的76%。据美国联邦航空管理局统计,美国与欧洲是全球商业航天市场领导者,2016 年分别进行11 次、8 次商业发射,而中国尚在起步阶段;从载荷来看,通信(占比最大,49%)、遥感(增速最快,CAGR 53%)是商业航天的两大核心应用领域。近年来,民营商业航天企业增长强劲:2013~2016 年,SpaceX 市占率从13%提升至37%,快速崛起为全球航天新势力。

我国商业航天供需两端均有较好发展条件。1)供给端:我国航天发射、卫星制造服务行业发展顺应全球航天产业大势。一方面,据FAA 估算,长征十一号单次发射价格530 万美元/次,性价比较为突出。但是这一价格对比国外优秀企业还是较高。2013 年,SpaceX 以0.56~0.62亿美元/次的发射价格进入商业发射市场。在全球商业航天成本及商业发射价格逐年下降的新业态下,我国长征系列火箭将从研发制造、运营管理等层面减少成本。

另一方面,微纳卫星发展迅猛,这些微纳卫星技术要求偏低,则主要依靠民营企业来推动。我国民营企业迎来进入航天领域的契机。

近年来,航天科技集团成立火箭公司,打造航天运输及商业火箭发射平台;航天科工集团亦发布五大商业航天工程计划,进军商业航天市场。此外,我国民营商业航天企业不断涌现,蓝箭科技、

零壹空间分别发布火箭发射计划,欧比特“珠海一号”、长光卫星“吉林一号”均已成功发射。在一系列政策的鼓励与规范下,我国各项商业航天计划中长期前景向好。

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商业航天包括的内容很多,常见的卫星,火箭,北斗以及未来的空间站。但对于健康领域来说大家知道的很少。以国家航天员科研训练中心为代表,的空间空间成果转化,将会代表未来健康领域的最高科技成果,随着国家外太空空间站的落成,生物医药,生物保健品,植物种子等生物安全将持续不断的得以研发!

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1.可充气的空间站挂件

毕格罗航天公司打算为人类创造一个太空“驿站”。一个名为“比洛奇”空间站模块是该公司最新的产品,它像一个巨大的气球,只要充满气体就能拓展开来,成为空间站的外挂空间。一个这样的模块足足能提供330立方米的空间,相当于胶囊旅馆120个床位大小。想象一下,如果这是个“太空酒店”呢,你愿不愿意去住呢?

▲比洛奇 B330,充气型的空间站模块,可以任意搭载在成型的空间站上用来拓展空间站的用途

2.可回收型火箭和载人飞船

在过去的50年里,波音公司一直从事与空间相关的活动。目前,该公司正与NASA合作,致力于开发太空运输工具,将人类从地球运送到火星。此外,波音还正在开发一种可以直接在轨道上组装的模块空间站,可以保障人类在太空中较长时期的生活和工作条件。

▲波音旗下蓝色起源公司的重复可用式火箭和载人仓,是SpaceX的强劲对手

3.猎户座远程载人探测火箭

洛克希德·马丁公司最近一个伟大的产品是NASA、ESA合作开发的“猎户座”飞行器。它由两个主要模块组成:指挥模块由洛克希德·马丁公司设计和制造,服务模块则由欧洲的同行们提供。“猎户座”的设计目的是将人类运送到更远的天体上——比如火星。该载人探测器的机组搭载能力为2到6人。

▲洛克希德马丁公司猎户座载人探索火箭的概念图。该火箭会在2018年12月进行第一次点火发射试验

4.迷你卫星和火箭改造系统

NanoRacks是第一家通过NASA 和 JAXA(日本航天局)系统协调国际空间站部署小型卫星的公司。

▲NanoRacks最擅长的是发射各种功能齐全的迷你卫星

火箭要飞往太空,一般来说要在大气层里抛弃一级火箭,在大气层外抛弃二级和三级火箭。这些被抛弃的火箭部分,往往就成为无用的太空垃圾。NanoRacks当前与NASA的合作重点是改造这些火箭舱段,使之能够成“废物利用”,成为空间站的一部分,用于宇航员住宿或物资仓库之类。如果真的能成功,那么建设空间站的成本将大大降低。

▲运用研发技术,将用完的火箭和各种太空“废物”改造成新的航天员居住舱

5.低地球轨道货物运输

轨道公司是在1982年创建的,其研制的“天鹅座”货运飞船已经多次升空,执行为国际空间站运送物资的任务。该公司力争开创了新的商业太空运输服务,使地球上更多人能够进入太空。

▲ATK在美国国家航空航天局(NASA)商业再补给服务(CRS)项目下为国际空间站的货物运送提供服务,现在承担运送28吨的货物上国际空间站的任务

6.太空滴滴

SNC和NASA目前合作的项目是“追梦人”航天飞机,机翼大约29英尺长、跨度达到23英尺,整体尺寸大概是NASA航天飞机轨道飞行器的三分之一;它是一款可以重复使用的载人太空船,能够运输大量货物并承载七名船员飞抵国际空间站;它还能在地球上任意一个商用飞机跑道上着陆——就像滴滴快车那样方便。

▲SNC 载人航天飞船的试飞


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我国航天产业在多个领域已经步入了商业化进程。近年来,伴随国家大力推动军民融合以及“互联网+航天”的产业升级变革,在全球新一轮工业革命的大背景下,中国航天领域在商业航天方面发展取得了突破性进展。

商业航天行业产业链

我国商业航天行业上游主要为卫星制造企业,代表企业有智星空间、零重力实验室、深圳航天东方红海特卫星有限公司等;行业中游主要有卫星发射企业及地面设备制造企业;行业下游主要为卫星应用及运营企业,代表企业有航天世景、华力创痛、北斗星通及中海达等。

——产业链占市场规模比重:地面设备制造和卫星应用及运营环节各占行业总规模的45%

我国商业航天行业产业链中地面设备制造和卫星应用及运营环节各占行业总规模的45%,卫星制造和卫星发射占行业总规模比重较小,分别为7%和3%。

——上游卫星制造:卫星制造约占商业航天市场规模的7%,种类繁多

卫星制造约占商业航天市场规模的7%,卫星有效载荷种类多、客户需求差异大,致使卫星种类多、数量少,难以进行批量生产,从而进一步导致卫星制造成本升高。卫星根据重量可划分为大卫星、小卫星、微小卫星、微卫星、纳卫星、皮卫星及飞卫星,商业航天多采用低成本的小卫星。广义的小卫星是指重量低于1000ka的人造卫星,具有研制周期短、发射方式灵活、成本低、应用范围广等特点。

——中游卫星发射:卫星发射约占商业航天市场规模的3%,我国航天产业主流运载火箭为化学火箭

卫星发射是连接卫星制造及卫星应用的中枢环节,卫星需搭载运载火箭发射进入轨道后才能发挥作用以产生价值。运载火箭根据能源动力可划分为化学火箭、电火箭、核能火箭、太阳能火箭等,其中化学火箭是中国航天产业主流运载火箭,化学火箭主要包括固体火箭及液体火箭。我国我国航天产业主流运载火箭为化学火箭。

——中游卫星地面设备:卫星地面设备包括网络设备与消费设备

卫星地面设备包括网络设备与消费设备:(1)网络设备包括信关站、网络运营中心(NOCs)、卫星新闻采集(SNG)及甚小孔径终端(VSAT)等;(2)消费设备包括卫星电视天线、卫星无线电设备、卫星移动终端、数字音频广播服务设备(DARS)、全球卫星定位系统(GNSS)设备等。

——中游卫星地面设备:卫星地面设备包括网络设备与消费设备

卫星导航是商业航天行业下游主要应用领域之一,是采用导航卫星对物体进行精确导航定位的技术。中国自行研制的北斗卫星导航系统是继美国全球定位系统(GPS)及俄罗斯格罗斯纳斯卫星导航系统(GLONASS)后第三个成熟的卫星导航系统。

据中国卫星导航定位协会发布的《2019中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示,2018年中国卫星导航与位置服务产业总体产值达3016亿元,同比增长18.3%,其中与卫星导航技术直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据等产业核心产值达1069亿元,占总产值的35.4%,北斗卫星导航系统对产业的核心产值贡献率达80%。

—— 以上数据和分析参考前瞻产业研究院发布的《中国卫星应用行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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商业航天不断完善 市场规模持续扩大



  对于商业航天行业的发展,2015年我国发改委、财政部、国家国防科工局会同有关部门联合发布《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015- 2025)》,其中提到要大力发展商业卫星行业。在政策的支持下,我国商业航天民营企业快速崛起,到2019年民营企业卫星工程需发射近2500颗卫星,卫星总重量近400吨,主要用于覆盖通信、遥感、技术试验等多个领域,未来我国商业航天发展潜力巨大。


  中国政府发布了《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》、《\"十三五\"国家战略性新兴产业发展规划》和《关于加快推进\"一带一路\"空间信息走廊建设与应用的指导意见》等多项商业航天行业相关的规划,积极鼓励资本参与中国民用空间基础设施建设和应用开发,中国政策扶持促进商业航天行业发展,当前我国商业航天企业主要集中在航天产业中的发射服务及卫星系统两大环节。


  根据新思界产业研究中心发布的《2020-2024年中国商业航天行业发展态势及发展前景预测报告》显示,近几年我国商业航天行业的快速发展,相关企业数量日益增多,截止到2019年底我国商业航天企业数量达到165家。商业航天又可分为火箭企业和卫星企业,其中火箭企业有蓝箭航天、星河动力、星际荣耀、星途探索、零壹空间等,卫星企业有航天驭星、银河航天、国星宇航、长光卫星、智星空间等。


  随着信息技术和网络技术的高速发展,卫星已广泛应用于社会各个领域,以卫星应用为主的空间应用已逐渐成为国家创新管理、保护资源环境、提供信息服务的重要方式,卫星的应用对国民经济和国防安全产生了重要的作用,市场规模不断扩大,到2019年市场规模约为8450亿元。未来五年,因中国规划多个卫星星座项目,未来小卫星星座发射需求将不断增长,预计中国商业航天行业将呈现增长的趋势,中国商业航天行业市场规模有望在2024年增长至24350亿元,年复合增长率为23.6%。


  新思界产业分析人士表示,中国商业航天行业正处于起步阶段,随着航天产业商业应用逐渐落地,商业航天企业不断发展壮大,行业竞争格局将逐渐清晰。当前我国商业航天行业中排在前三的企业主要有航天时代、东方红卫星、航天科技控股等,我国逐渐形成以航天科技集团、航天科工集团为代表的国有企业和以星际荣耀、蓝箭航天、长广卫星为代表的民营企业相竞争的行业格局。

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必然是太空制造业,利用微重力和真空环境开展大规模特殊制造,和其它天体的资源采集,才能让商业航天有利可图。