2024年下半年,全球“卫星发射”失败的案例不少。
7月11日晚,马斯克旗下SpaceX公司的“猎鹰9号”在执行星链发射任务时,因火箭发动机故障而未能发射。随后,火箭被停飞。
同一天,类似的事情也发生在中国民营航天公司。在酒泉卫星发射中心执行星际荣耀号发射任务时,火箭第四级出现故障,未能将卫星送入预定轨道。
不到半个月前,另一家公司天兵科技在巩义综合测试中心试运行其商业运载火箭第一级动力系统时出现故障,导致火箭本体在安全控制区内散落并引发局部火灾。感情。
不过,稍显密集的事故并没有阻止中国企业“发射卫星”的热情。
9月24日,捷龙三号运载火箭成功发射8颗卫星; 9月20日,快舟一号甲运载火箭成功发射4颗卫星; 9月6日,太原卫星发射中心成功发射10颗卫星的火箭。星星; 8月6日,长征六号改装运载火箭成功发射千帆极轨01群18颗卫星。
2023年,中国在轨航天发射总数将达到67次,打破卫星发射纪录,位居世界第二。 2024年,中国卫星发射势头不会减弱。仅上半年,就完成了30次运载火箭发射。今年中国航天发射次数预计将达到100次,与十年前相比,航天发射次数增加了6倍。
发射卫星这件事,这两年越来越回归本来的意义。将卫星组成人造“星座”不再只是国家实力的象征,也成为商业的一大焦点。
空窗多年
留给“中国队”的时间不多了。
中国商业发射卫星的历史并不长。中国的商业航天市场2014年才开放,行业内几乎所有知名的民营卫星和火箭公司都是在此时成立的。
与欧美国家相比,这个起点不能算早。早在20世纪90年代,摩托罗拉等巨头就提出了“铱星计划”,通过发射77颗低轨小卫星实现全球通信,并于1998年底投入运行;大洋彼岸的人喜欢制造汽车和发射火箭。这位世界首富还于2013年12月4日利用他的SpaceX公司首次成功发射了商业卫星。
中国商业航天企业成立后始终步履蹒跚。商业航天运营的敏感性以及与传统系统运营的频繁摩擦导致增长不顺利。此外,中国商业航天企业特别是民营企业在发展初期,始终缺钱、缺人、缺技术,甚至缺方向。
2020年4月,国家发改委首次将卫星互联网纳入新型基础设施建设范围。同年9月,中国启动了名为“星网”的星座计划,并向国际电信联盟(ITU)正式提交了卫星频谱分配申请文件,涵盖了多达12992颗低轨卫星的频谱资源需求。 。
其中关键词两个:星座和低轨道。
星座,顾名思义,是由人工发射到太空并按一定方式配置的卫星组成的卫星网络。
为什么要形成一个星座?生活在城市中的我们很难对地球的网络覆盖情况有一个完整的了解。全球仍有94%的地方没有网络信号。这些地方可能是高山、海洋、沙漠或欠发达地区。只要有足够多的卫星,就可以建立卫星互联网,可以覆盖更广阔的区域,甚至地球的每一个角落。
这一作用在俄乌冲突中得到了充分证实。冲突期间,乌克兰地面通信网络被摧毁后,SpaceX应其要求向乌克兰推出了星链通信服务,帮助其保持相对顺畅的通信功能,并在其他方面发挥了重要作用。
低轨道是距离地球较近的轨道上的卫星。卫星按轨道高度可分为低轨卫星(LEO)、中轨卫星(MEO)、高轨同步卫星(GEO)、高椭圆轨道卫星。由于近地轨道距离地面较近,低轨卫星传输时延最低,速度更高。它是目前唯一能够达到类似地面通信效果的卫星轨道。
方向确定后,政策、资金、项目纷纷跟进。中国的“卫星发射事业”立刻红火起来。
留给“中国队”的时间可以说是非常紧张了。
增长引擎
梳理只是第一步。
尽管太空极其广阔,但低轨卫星轨道和频段资源并不是无限的。
频段资源方面,优质资源几乎被抢尽。低空轨道方面,根据中国信息通信研究院《6G总体愿景及潜在关键技术白皮书》,总共可容纳约10万颗卫星。根据国际电联数据,截至2022年4月,美国已申报低轨卫星50626颗。
因此,2020年以来,中国从上到下加大了对商业航天的政策支持力度,力争在外太空的竞争中占据领先地位。 2024年政府工作报告首次将商业航天列为新的增长引擎之一。
相关企业也呈现爆发式增长。企查查数据显示,中国有商业航天相关企业19.69万家。从注册量变化来看,近十年相关企业注册量逐年增加,其中2020年是高增长期,全年注册相关企业20200家,同比增长103.85%。 2023年注册人数首次突破5万,同比增长30.30%。今年前8个月,相关企业注册数量为3.2万家,与去年同期注册水平持平。
已经进入该行业的公司都加大了在低轨道空间获取资源的力度。
除了刚才提到的卫星组网计划外,中国目前还公布了两个万颗卫星的星座计划。
2021年11月,上海松江区联合其他企业启动“G60星链”星座计划。 2023年,星座计划将从最初的72颗卫星版本调整为第一阶段的1296颗卫星,未来组网卫星数量将超过12000颗。
2024年5月24日,上海蓝箭鸿庆科技有限公司向国际电联提交鸿鹄三号计划预发射信息,该计划将在160个轨道面共发射1万颗卫星。
除了这万级星座之外,还有很多规模较小但各具特色的星座计划也在建设中:
例如,“银河”是银河航天运营的低轨宽带通信卫星星座。旨在建立全球天地一体化5G通信网络,填补地面基站无法覆盖的盲点。截至目前,已成功发射8颗在轨卫星,计划发射卫星数量为1000颗;
吉利未来的出行星座是吉利汽车旗下商业航天公司时空道宇建设的低轨通信星座,规模为5676颗卫星。已发射3个轨道面30颗卫星;
天启星座是我国首个低轨卫星物联网星座。该星座计划发射38颗低轨小卫星。
热闹的槽位只是第一步,之后才是对每个星座竞争者真正的考验。
星座保卫战
时间紧、任务重。
卫星轨道和频谱不是“长期饭票”。为了防止无线电频谱被囤积,国际电联对卫星申请提出了诸多限制因素,要求申请者在规定时间内完成卫星发射,否则配额将失效。
按照要求,未来十年中国必须完成至少3万颗以上卫星的发射。中信证券研报认为,2024年将是我国低轨卫星密集发射元年,2026年将迎来发射爆发,全产业链都将受益。
但这种效益的实现必须以足够的产能为前提。这个生产能力包括两个主要方面。首先是卫星制造能力。二是运载火箭的生产能力。否则,时间紧、任务重、KPI无法完成,一切努力都将付诸东流。
卫星制造能力。据媒体报道,近期,全国各地卫星制造基地“各显神通”,通过各种方式大大缩短了卫星设计和生产周期。与此同时,汽车、钢铁等传统制造企业也纷纷步入卫星“智能制造”轨道。
不过,时空道宇CEO、首席系统工程专家王阳表示,我国微小卫星年产能仍有90%的差距。
而且,浙商证券的研报测算,目前我国低轨通信卫星的平均成本在3000万元左右,这与马斯克此前披露的单颗星链卫星成本约为100万美元有显着差异。
火箭发射产能也面临运输能力和成本等方面的制约。
在运输能力方面,虽然国内商用运载火箭发射技术逐渐取得突破,但民营企业的运输能力明显不足。以今年上半年商业火箭发射次数最多的 Galaxy Power 为例。其谷神星1号火箭的近地轨道运输能力为400公斤,而SpaceX猎鹰9号火箭的近地轨道运输能力高达22.8吨。
关于最重要的火箭发射成本。根据SpaceX官网公布的数据,猎鹰9号单次发射成本约为每公斤3000美元。按照马斯克的设想,未来“星舰”投入使用后,每公斤的发射成本将下降至200美元。这远低于目前中国民营火箭企业的发射成本。
正是发射成本的大幅降低,让 SpaceX 实现了盈亏平衡。这一优势的基础是SpaceX的火箭可重复使用技术。
值得祝贺的是,9月11日,国产朱雀三号VTVL-1试验火箭成功完成十公里垂直起飞、着陆和返程飞行试验,成为国产火箭回收技术的里程碑事件。
不过,在卫星和发射成本大幅降低之前,一些公司也选择了小规模商业化。
例如,时空道宇在吉利庞大生态系统的支持下,于2023年完成了自主研发的卫星通信技术,并率先在吉利车型上量产。
2023年,时空道宇与马来西亚电信运营商Altel签约,利用星座技术加速马来西亚智慧港口和智慧农业建设; 2024年,时空道宇完成星座首次海外商业部署测试,并与阿曼卫星通信公司Azyan Telecom达成协议,通过战略合作,双方计划推动吉利未来出行星座服务在中东和非洲的商业化推动开展手机直连卫星通信业务。
因此,未来,拥有物联网运营商的星座建设者或将成为商业化的先行者。然而,目前没有数据支持这种商业化的成本和收益。