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“50x50”,意為“50個技術賽道,50家創業公司”,是一檔聚焦前沿科技領域創新力量的深度探索欄目。我們以全球視野掃描新興技術趨勢,每期深入一個細分技術賽道,挖掘最具顛覆潛力的創業公司。呈現技術的商業價值,展示創新者的先鋒姿態。 本文為第二篇,專欄集合在文章底部。
很多人還無法理解,商業火箭的本質是物流行業。討論物流的起點必須回到貨主需求,而商業火箭的貨主需求,主要來自衛星。
“星鏈”(Starlink)是由美國太空技術公司SpaceX推出的全球衛星互聯項目,計劃部署4.2萬顆衛星,為全球提供高速互聯網接入服務。自2019年啟動以來,已發射超7000顆,平均每年發射1100顆。
為了應對這場全球低軌道衛星爭霸戰,中國也在2023年前后啟動了三個與“星鏈”相抗衡的星座計劃,它們分別是“千帆星座”,“GW星座”和“Honghu-3(鴻鵠-3)”。三個計劃分別需要部署1.5萬、1.3萬和1萬顆低軌衛星,而這總計3.8萬顆衛星的目標,截止當前,已發射數量僅剛剛超100顆,平均每年僅發射60顆。
具體測算而言,單星重量按照500kg,發射價格按照4萬元/kg估計,該增量市場達7600億,年均發射次數將達到約500次。隨著衛星5~7年壽命更新迭代,還會持續帶來補網需求。龐大的運力需求和極為有限的運力現狀之間差出了巨大的市場空間。
美國的衛星發射市場由于SpaceX一騎絕塵的技術優勢和近乎壟斷的“體內消化”(星鏈計劃本身就由SpaceX主導),使得整體市場99%的份額都被SpaceX獨占。而在國內,由于市場剛剛興起,同時各家公司的技術起點都相差無幾,所以短期內都不會出現SpaceX這樣的壟斷型企業,留給各家火箭公司的機會仍充滿想象力且公平。
與傳統物流行業一樣,貨主對于商業火箭公司的訴求主要集中在四個維度:運量足夠大、運輸過程足夠可靠、運力排期足夠靈活以及運輸成本足夠便宜。而這四個維度中,目前全行業最關心以及最亟待優化的維度,就是運輸成本。商業火箭的終局是解決可重復使用和高成本問題,未來各商業火箭公司誰的成本更低,誰才能取得最終的勝利。
SpaceX帶給整個商業航天賽道的變革正來自于它將火箭運輸成本成功降低到了1500美元/公斤,并向著100美元/公斤的目標進發。目前美國其他商業火箭公司的發射成本仍在2萬美元/公斤左右,而我國的商業火箭公司的運輸成本仍沒有突破6萬元人民幣/公斤的水平。
SpaceX是如何實現火箭運輸成本降低的呢?首先,把火箭做的足夠大,SpaceX將火箭運力從10-20噸提升到了100噸以上,很大程度上降低了單位重量的運輸成本;第二,SpaceX將不銹鋼卷成箭體,用更高效的蒙皮桁條取代傳統的鋁合金火箭的攪拌摩擦焊工藝,成本直降10倍;第三,SpaceX使用了“筷子夾火箭”這種回收模式,將火箭的重復利用效率做到了史無前例。再加上極高發射頻次形成的規模效應,有效降低的保險成本等其他因素,才有了SpaceX在行業里引領的成本革命。
而在今年3月初,一家技術路線全面對標SpaceX星艦產品,同樣采用不銹鋼火箭+液氧甲烷發動機+筷子捕獲臂回收方案的創業公司——由唐文博士創辦的宇石空間,剛剛完成了數千萬元的天使輪融資,此輪融資由麟閣創投領投,鷹潭航天、水木清華校友種子基金跟投。
宇石空間擁有全國首個實現不銹鋼火箭技術路線的整建制團隊,創始人兼CEO唐文博士畢業于清華大學航天航空學院,擁有14年液體火箭動力及結構工作經驗,曾實現國內首個不銹鋼液氧甲烷火箭原型機及靜態點火,也曾在航天一院體系內完整經歷了中國規模最大運力最大的液體火箭CZ-5、中國空間站貨運液體火箭CZ-7 型號的火箭研制。
近日,宇石空間的創始人兼CEO唐文博士接受了鈦媒體創投家的對話邀請,就宇石空間的技術路線選擇以及中國商業火箭行業的發展趨勢與全球競爭力等問題進行了一次深度溝通。
以下為鈦媒體創投家與唐文博士的對話全文,略有刪減:
鈦媒體創投家:為什么是不銹鋼?
唐文博士:運力要求倒逼著火箭箭體直徑不斷提升,箭體不斷變大,目前最常見的鋁合金箭體將會面臨非常高的技術障礙和成本障礙。
就基本的材料及力學理論而言,不銹鋼的熔點、高溫下的強度極限都遠高于鋁合金,這意味著不銹鋼相比鋁合金擁有更優異的耐氣動加熱和耐氣動作用力的能力。
過去,由于鋁合金材料無法在火箭回收降落時的氣動作用力和氣動熱影響下保持箭體結構穩定,因此在火箭回收時必須要進行一次再點火,來降低火箭降落速度,減弱降落時承受的氣動作用力和氣動熱,這一必要動作也會額外消耗大量的燃料,同時也占用了運力。
而不銹鋼火箭則可以憑借其材料的性能優勢,不需要再點火即可直接高速穿過大氣,從而較鋁合金火箭回收方案消耗更少的能量,擁有更強的運載能力。
未來在二子級的回收工作中,也可以極大地減少保護鋁合金材料的防熱層的成本,使得不銹鋼箭體進一步拉開和鋁合金箭體的經濟性差距。
鈦媒體創投家:為什么是液氧甲烷?
唐文博士:區別于液氧煤油的動力方案,液氧甲烷發動機解決了液氧煤油發動機容易結焦和積碳的問題,能夠延長使用壽命、降低維護頻率,更適合火箭的重復使用。同時,甲烷的成本相對比較低,甲烷與液氧燃燒過程穩定,更容易提升發動機可靠性。
鈦媒體創投家:為什么是“筷子夾火箭”?
唐文博士:首先我們需要明確,低成本是商業航天發展第一要義,重復使用是途徑,回收是實現該目的的手段。就運力、制造成本和復用速度而言,筷子捕獲臂回收都具有明顯優勢。
首先由于筷子捕獲臂回收時火箭無需搭載著陸腿(包括復材結構、展開動作機構、配套能源等一系列產品),就已經為火箭節約了近4噸的運力。
另外,“筷子”捕獲臂使用次數不少于1000次,單次使用成本約2萬元;著陸腿制造成本平均1200萬元,使用次數約20次,單次使用成本約60萬元,是“筷子”的三十倍。
就復用速度而言,根據“星艦”的驗證情況,“筷子”捕獲臂復用速度可達到小時級,而著陸腿回收由于著陸腿復材結構檢修維護的復雜性,其復用速度難以突破20天。
再加上捕獲臂方案可以直接回收至發射塔,又節約了大量著陸腿包括海上回收等方式產生的陸地物流成本。
當然,“筷子”捕獲臂基于火箭的彈道落點控制技術、機器人感知到執行技術、大型工程機械結構機構技術的融合,需要跨學科復合型的團隊來實現,在安全控制層面,若捕獲臂回收失敗,最惡劣情況下將會損毀發射塔及周邊設施。因此,各家火箭公司在應用上也更加謹慎。
鈦媒體創投家:制約商業火箭行業發展的普遍性問題是什么?
唐文博士:其實行業普遍困境主要有兩個點:一個是價格高,另一個就是產能低。價格高主要表現為運輸成本降不下來,這個難點的解決思路前面已經提到過了。
另一個難點就是產能低,具體表現為我們的火箭工藝和各項技術限制了每年的火箭產量以及發射數量。過去連續三年,我國的火箭發射次數就一直維持在60次左右。
反過來看美國,發射次數每年都會提升一個臺階。這個難點的存在是技術路線的客觀限制,如果我們依然選擇依賴過去的路徑,不去押注突破性的創新的話,提升產能的唯一途徑,就是把現有的造火箭的方式和產線不斷復制,也就是繼續“攤大餅”,這也意味著超量級的投入。
而提升產能的另一條途徑就是創新,深度融合中國優秀的工業化制造能力的創新,突破現有的火箭制造方式和產線,我們所堅持的不銹鋼箭體路線,就是這種創新。老牌商業火箭公司技術路線綁定較深,不易更改技術路線,這也是留給我們這些初創公司彎道超車的機會。
鈦媒體創投家:中美在商業火箭上的差距是否是不可追趕的?
唐文博士:我首先給個結論,在商業火箭領域,中國一定會趕上美國,這是毫無疑問的。
SpaceX已經驗證了商業火箭的發展路徑,實際上已將火箭發射的相關技術問題轉化為一個工程問題。火箭作為一個工業制造品,最后比拼的其實就是工業制造能力。當中國找對了一個能夠發揮自身工業制造能力的戰略方向時,咱們的“后發優勢”是非常明顯的,一定會是后來者居上。
說的直白一點,所謂“筷子”,就是一個承載要求高一點,響應速度快一點的大型工程機械,所謂“不銹鋼火箭”,就是一個鋼結構的生產,這些正是中國工業制造的強項。
所以本質上,商業火箭和AI大模型一樣,雖然美國領先了一步,但中國一定會出現一個DeepSeek。我覺得國內追平美國的商業火箭水平的時間,不會超過10年。
鈦媒體創投家:宇石空間的愿景是什么?
唐文博士:首先,我覺得商業火箭的核心,其實是太空運力的普惠平權。至少目前為止,整個行業還沒有迎來我們火箭的DeepSeek時刻,這也是我們覺得商業火箭行業最大的機會。
當火箭運力至少達到10噸以上,每公斤的運費也做到3萬元人民幣以下,這才是這個行業達到普惠平權的時刻,也是我們短期的目標。
再往遠一點說,火箭只是一個切入口,我們對自己的定位是太空基建的一流服務商。
當火箭實現我們所說的運力普惠平權之后,整個太空基建才成為可能,地球上的所有基建行業都需要在太空里重做一遍。那時的宇石空間,就不僅僅是一個火箭公司了,而火箭只是我們提供的服務之一,或許我們的主業會變成制造太空版的工程器械也說不定。
鈦媒體創投家:宇石空間的首飛計劃是如何規劃的?
唐文博士:我們計劃在2027年上半年實現自制火箭的首飛,同時我們希望我們首飛火箭的價格就能做到3萬元/公斤以下。目前我們也已經接到了我們首飛客戶的訴求,希望將一個探測器打上探索火星的軌道。
近日還有一個好消息,就是我們的火箭二級不銹鋼薄壁共底貯箱正式下線,標志著我們距離首飛任務又近了一步。
(本文首發于鈦媒體App,作者|郭虹妘,編輯|陶天宇)
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