當(dāng)人們享受著網(wǎng)約車(chē)平臺(tái)提供的拼車(chē)服務(wù)時(shí),太空狂人馬斯克已經(jīng)把“拼車(chē)”模式帶上了太空。這項(xiàng)名為 SmallSat rideshare 的服務(wù)于今年 8 月官宣,并在其官網(wǎng)首頁(yè)占據(jù)了頭條廣告位置。詳情頁(yè)圖文并茂地展示了服務(wù)的具體內(nèi)容和預(yù)約方式。
SpaceX 表示,公司將在現(xiàn)有的近地軌道發(fā)射任務(wù)中提供太空拼車(chē)的機(jī)會(huì),也就是幫助衛(wèi)星制造商把小衛(wèi)星順利送上指定軌道。首個(gè)任務(wù)將在 2020 年 3 月發(fā)射。此外,SpaceX“星鏈”任務(wù)也將從 2020 年開(kāi)始,每月提供一次發(fā)射機(jī)會(huì)。
(鑒于 SpaceX 率先推出了可重復(fù)使用的火箭,因此能夠提供相較于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更快、更實(shí)惠的衛(wèi)星發(fā)射入軌服務(wù) | SpaceX 官網(wǎng))
從搭便車(chē)到坐班車(chē)
在商業(yè)航天的演進(jìn)歷程中,衛(wèi)星制造商通過(guò)“搭便車(chē)”的方式,把自家衛(wèi)星送上太空的方式并不罕見(jiàn)。為了追求商業(yè)價(jià)值最大化,單次火箭發(fā)射任務(wù)通常采取一顆主星加多顆小衛(wèi)星的載荷方式,盡可能地滿足衛(wèi)星公司的發(fā)射需求。
SmallSat rideshare 計(jì)劃(以下簡(jiǎn)稱 SmallSat )雖是“太空拼車(chē)”的一種,但 SpaceX 拿出的卻是現(xiàn)役最強(qiáng)運(yùn)載火箭獵鷹九號(hào),提供多頻次、低成本的“專車(chē)”共享服務(wù)。
SmallSat 和以往搭便車(chē)最大的區(qū)別在于,SpaceX 幫助讓小衛(wèi)星擺脫了主衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間的約束,不再因?yàn)橹餍l(wèi)星“掉鏈子”而延遲發(fā)射。只要衛(wèi)星公司提前預(yù)約,就可以在預(yù)定的發(fā)射日期起飛。即便有個(gè)別衛(wèi)星因故未能按原計(jì)劃發(fā)射,費(fèi)用也可以順延到下次航班,只需要再繳納 10% 的預(yù)訂費(fèi)即可。SpaceX 通過(guò)出售坐席的方式,讓拼車(chē)乘客享有一種“坐班車(chē)”的禮遇。
有趣的是,SmallSat 公布不到一個(gè)月,SpaceX 官網(wǎng)詳情頁(yè)就出現(xiàn)了內(nèi)容變化:其發(fā)射價(jià)格從每公斤 20000 美元降至每公斤 5000 美元。與此同時(shí),原計(jì)劃的每年發(fā)射一次的太陽(yáng)同步軌道任務(wù),執(zhí)行頻率提高到了每年三次。
“這樣的發(fā)射價(jià)格令人震驚,算下來(lái)接近 SpaceX 一箭多星的發(fā)射成本價(jià)格”,一位資深媒體人如此評(píng)價(jià)。不少觀點(diǎn)認(rèn)為,壓抑已久的小衛(wèi)星發(fā)射需求將會(huì)被充分釋放,這或許是 SpaceX 敢于用如此低的價(jià)位激發(fā)市場(chǎng)活力的重要原因。
SmallSat 代表了發(fā)射服務(wù)行業(yè)的新動(dòng)向。藍(lán)箭航天市場(chǎng)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人表示,SpaceX 開(kāi)啟了一個(gè)固定低費(fèi)率的小衛(wèi)星定期共享發(fā)射模式。不過(guò)相對(duì)于馬斯克的果敢,其他發(fā)射服務(wù)運(yùn)營(yíng)公司是否會(huì)跟進(jìn),以及是否有能力跟進(jìn),目前還不明朗。
而九天微星CEO 謝濤認(rèn)為,商業(yè)航天最大的優(yōu)勢(shì)就是成本和速度。SpaceX 把載荷的發(fā)射費(fèi)用從每公斤 20000 美元降低至 5000 美元,將幫助 SpaceX 進(jìn)一步占領(lǐng)小衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)?;乜磭?guó)內(nèi)商業(yè)航天領(lǐng)域,無(wú)論是衛(wèi)星公司還是火箭公司,都面臨規(guī)?;党杀镜钠惹行枨?。當(dāng)成本以指數(shù)級(jí)降低的時(shí)候,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈,市場(chǎng)格局也會(huì)重新劃分,商業(yè)航天的整體實(shí)力將有機(jī)會(huì)進(jìn)一步提升。
(SpaceX 最新提出的服務(wù)則只負(fù)責(zé)運(yùn)送小型衛(wèi)星,衛(wèi)星的重量控制在 150kg 到 300kg 之間 | SpaceX 官網(wǎng))
論成本的重要性
SmallSat 發(fā)射價(jià)格的下調(diào)意味著發(fā)射成本的走低:“作為發(fā)射合作伙伴,SpaceX可為小型衛(wèi)星制造商提供業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的專屬服務(wù),其成本僅為傳統(tǒng)任務(wù)的九牛一毛”,SpaceX 官方賬號(hào)在社交媒體如此表示。
尚不明確 SpaceX 是否在過(guò)去一個(gè)月的時(shí)間內(nèi),研發(fā)出了開(kāi)創(chuàng)性技術(shù),促使發(fā)射價(jià)格銳減為原來(lái)的四分之一。但至少?gòu)墨C鷹九號(hào) Block 5 量產(chǎn)型火箭來(lái)看,一級(jí)回收,10 次復(fù)用,足以讓箭體成本和維護(hù)保養(yǎng)成本大幅降低。
今年 5 月,SpaceX 的一枚獵鷹 9 號(hào)運(yùn)載火箭 Block 5 型 B1049.3 在卡納維拉爾角第 40 發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火成功。這次發(fā)射的重要任務(wù),是把星鏈計(jì)劃(Starlink)首批 60 顆實(shí)用型衛(wèi)星送入既定軌道。
發(fā)射任務(wù)圓滿完成。13.62 噸的總發(fā)射質(zhì)量,超越了中國(guó)航天天舟 1 號(hào)貨運(yùn)飛船 13.5 噸的載荷質(zhì)量,亦刷新了獵鷹九號(hào)迄今為止最大的載重量。更重要的是,平攤到每顆衛(wèi)星上的發(fā)射成本,只有 35.6 萬(wàn)美元。
業(yè)內(nèi)人士透露,如果用小型運(yùn)載火箭打一顆衛(wèi)星,發(fā)射報(bào)價(jià)通常介于 400 萬(wàn)美元到 600 萬(wàn)美元之間。如果按照 SpaceX 共享火箭公布的價(jià)格來(lái)計(jì)算,以單顆 227kg 的星鏈衛(wèi)星為例,其發(fā)射價(jià)格只有 113.5 萬(wàn)美元左右。
據(jù)了解,“一箭 60 星”采用的獵鷹 9 號(hào) Block 5 型火箭,第一級(jí)已經(jīng)重復(fù)使用了 3 次,成功回收之后,具備第 4 次使用的條件。3 次折舊后的實(shí)際發(fā)射成本僅為 2140 萬(wàn)美元。
在上一個(gè)版本中,獵鷹九號(hào)的首次發(fā)射報(bào)價(jià)為 6209.6 萬(wàn)美元。其中第一級(jí)和第二級(jí)的成本分別為 3534.2 萬(wàn)美元和 812.4 萬(wàn)美元。刨除測(cè)控所需的費(fèi)用外,利潤(rùn)回報(bào)為 621 萬(wàn)美元。
第 2 次發(fā)射報(bào)價(jià)比首次報(bào)價(jià)降低了 26.7%,為 4573.9 萬(wàn)美元。第一級(jí)成本為 1767.1 萬(wàn)美元,第二級(jí)的成本為 812.4 萬(wàn)美元。成本為 4116.5 萬(wàn)美元,利潤(rùn)為 457.4 萬(wàn)美元。
之后的 3 次發(fā)射報(bào)價(jià)是 3919.4 萬(wàn)美元,一二級(jí)的成本為 1178.1 萬(wàn)美元和 812.4 萬(wàn)美元??偝杀?3527.5 萬(wàn)美元,最后利潤(rùn)可得 391.9 萬(wàn)美元。(數(shù)據(jù)來(lái)源:小火箭)
從獵鷹 9 號(hào)的成本結(jié)構(gòu)來(lái)看,助推器占了總成本的 70%,這意味著每次重復(fù)使用可以節(jié)省數(shù)千萬(wàn)美元。而火箭燃料在重量上雖然占火箭的 90% 以上,但成本不到火箭發(fā)射總成本的 1%,而 SpaceX 核算的燃料成本所占比重,只有 0.4%。
(SmallSat rideshare100萬(wàn)美元的基礎(chǔ)價(jià)格包括200公斤的有效載荷,額外的重量為5000美元/公斤 | SpaceX官網(wǎng))
追求成本極致的癲狂
SpaceX 對(duì)于火箭成本的控制,依托的是可回收技術(shù)。獵鷹 1 號(hào)和獵鷹 9 號(hào)在最初的設(shè)計(jì)過(guò)程中就把可復(fù)用性考慮在內(nèi)。
一級(jí)火箭回收技術(shù)驗(yàn)證成功之后,馬斯克又提出了“派對(duì)氣球”的解決方案,來(lái)回收第二級(jí)火箭。雖然二級(jí)火箭的成本要少于一級(jí)火箭,但也高達(dá)數(shù)百萬(wàn)美元。馬斯克希望利用這些方法幫助 SpaceX 大幅降低成本以增加收入。這些節(jié)省的成本也可返還給那些愿意使用二手助推器的客戶,盡管 SpaceX 尚未公布折扣的細(xì)節(jié)。
2018 年 2 月,SpaceX 嘗試回收 600 萬(wàn)美元的新型火箭整流罩,并利用降落傘將其送回地球,甚至還制造了一艘名為“史蒂文先生”的回收船。不過(guò),升級(jí)后的整流罩沒(méi)能實(shí)現(xiàn)最佳的回收方式,距離回收船的捕網(wǎng)相差幾百米,最終在海上濺落,所幸沒(méi)有明顯損壞。今年 6 月,SpaceX 再次嘗試回收整流罩,遺憾的是,整流罩最終只成功回收了一半。
除了致力于火箭本身的可回收、可復(fù)用,馬斯克也在不遺余力地在其他環(huán)節(jié)開(kāi)源節(jié)流。
今年 1 月,SpaceX 宣布裁員 10%,有 600 多名員工名列其中。SpaceX 作出的這一決定歸因于于“兩個(gè)絕對(duì)瘋狂項(xiàng)目”:星鏈計(jì)劃和星際飛船計(jì)劃 (Starship)。馬斯克解釋說(shuō),如果公司不想盡辦法節(jié)省開(kāi)支,破產(chǎn)將會(huì)成為大概率事件。
人力成本之外,SpaceX 都的研發(fā)費(fèi)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于他國(guó)政府的航天機(jī)構(gòu)和商業(yè)航天公司。美國(guó)的 EELV 火箭耗資 35 億美元,法國(guó)阿麗亞娜 5 火箭的研制費(fèi)用更高,而獵鷹 9 號(hào)僅僅消耗了 3 億美元。雖然 NASA 慷慨地伸出了援助之手,但 SpaceX 從 2002 年到 2010 年,總支出不超過(guò) 8 億美元,且從 2007 年連續(xù) 4 年保持盈利。
商業(yè)航天的引領(lǐng)與追趕
SpaceX 公布共享火箭計(jì)劃,對(duì)中國(guó)商業(yè)航天既是一種激勵(lì),也是一種鞭策。“不過(guò),中國(guó)民營(yíng)商業(yè)航天公司不必太過(guò)糾結(jié),穩(wěn)步發(fā)展就好,”凌空天行 CEO 王毓棟一語(yǔ)中的:“畢竟 SpaceX 主要對(duì)歐洲和印度的影響較大,美國(guó)的衛(wèi)星輪不到中國(guó)發(fā),中國(guó)的衛(wèi)星也不會(huì)去國(guó)外發(fā)射。”
而藍(lán)箭航天則認(rèn)為,國(guó)內(nèi)民營(yíng)火箭公司目前的發(fā)展階段,決定了其發(fā)射價(jià)格體系還未能形成一個(gè)固定的定價(jià)模式,總體的發(fā)射次數(shù)都極其有限,也沒(méi)有形成規(guī)模市場(chǎng),所以發(fā)射價(jià)格和載荷情況要視具體任務(wù)而定,尚不具備和 SpaceX 直接看齊的條件。“只有放眼未來(lái),當(dāng)國(guó)內(nèi)民營(yíng)火箭公司的技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新能夠支撐,并且運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)入到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的市場(chǎng)階段時(shí)候,局面才有機(jī)會(huì)逆轉(zhuǎn)。”
也有觀點(diǎn)指出,Space X 的優(yōu)勢(shì)并不完全體現(xiàn)在價(jià)格上。“馬斯克很擅長(zhǎng)制造概念,這方面比我們要強(qiáng)一些,”業(yè)內(nèi)某人士表示:“火箭屬于交通運(yùn)輸工具中的奢侈品,降成本不意味著完全自主降價(jià),只要價(jià)格合理,商業(yè)航天公司的發(fā)射定價(jià)反而是長(zhǎng)期固定的。”
他進(jìn)一步分析,認(rèn)為 SpaceX 拋出“行業(yè)期貨”概念的嫌疑更大。從 8 月初公布的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,只有提前一年簽約的衛(wèi)星客戶,才有機(jī)會(huì)享受到 225 萬(wàn)美元 150kg 的優(yōu)惠價(jià)。若提前 6-12 個(gè)月簽約,150kg 規(guī)格的發(fā)射價(jià)格會(huì)暴漲至 600 萬(wàn)美元,即每公斤 4 萬(wàn)美元。這明顯高于其對(duì)外宣稱的發(fā)射價(jià)格,不過(guò)是一種宣傳策略而已。
“美國(guó)以前的發(fā)射成本太高了,SpaceX 只是把發(fā)射價(jià)格降到了一個(gè)相對(duì)合理的區(qū)間而已。”另有相關(guān)人士透露,目前長(zhǎng)征 11 號(hào) 500kg 的運(yùn)力,單次報(bào)價(jià)為 5000 萬(wàn),約合每公斤 1.4 萬(wàn)元美元??熘垡惶?hào)甲 200kg 的運(yùn)力,報(bào)價(jià)區(qū)間是 3500 萬(wàn)到 4000 萬(wàn),約合每公斤 2.4 萬(wàn)美元到 2.8 萬(wàn)美元。而民營(yíng)火箭企業(yè)星際榮耀方面表示,其目前在全球商業(yè)衛(wèi)星客戶的發(fā)射報(bào)價(jià)同樣具備充足的競(jìng)爭(zhēng)力。
然而,中國(guó)運(yùn)載火箭當(dāng)前最大的瓶頸不是成本,是推送能力。從載荷情況來(lái)看,目前國(guó)內(nèi)民營(yíng)火箭公司正在研制的和現(xiàn)役火箭采用的幾乎都是小型運(yùn)載器,因此載荷也都是以微小衛(wèi)星為主。不像 SpaceX 因?yàn)榫邆浼夹g(shù)成熟的、運(yùn)力強(qiáng)大的現(xiàn)役火箭型號(hào),已經(jīng)基本可以覆蓋各種軌道類(lèi)型和從小衛(wèi)星到大型 GEO 商業(yè)通信衛(wèi)星、重型遙感衛(wèi)星和深空探測(cè)等各種任務(wù)類(lèi)型的載荷。即便是國(guó)家隊(duì),在長(zhǎng)征五號(hào)完全成功之前,低軌最大推送能力依舊不及獵鷹九號(hào),與獵鷹重型火箭的差距更為懸殊。
2018 年,中國(guó)航天以 39 次的發(fā)射數(shù)量超過(guò)了美國(guó)。前不久,馬斯克造訪中國(guó)上海,在 WAIC2019 大會(huì)開(kāi)幕式上不吝贊美,表?yè)P(yáng)了中國(guó)民營(yíng)商業(yè)火箭公司取得的進(jìn)步,直言民營(yíng)火箭首次入軌,“是一件很難的事情”。
卻也有從業(yè)者感概,眼下的局面是 SpaceX 和中國(guó)航天整體的實(shí)力對(duì)壘,正如特斯拉 VS 中國(guó)新造車(chē)勢(shì)力一樣,“馬斯克的盤(pán),往往不是某一家公司可以接的。”