馬斯克再放大招100 萬就能上天?
當人們享受著網約車平台提供的拼車服務時,太空狂人馬斯克已經把“拼車”模式帶上了太空。這項名為SmallSat rideshare 的服務於今年8 月官宣,並在其官網首頁佔據了頭條廣告位置。詳情頁圖文並茂地展示了服務的具體內容和預約方式。
SpaceX 表示,公司將在現有的近地軌道發射任務中提供太空拼車的機會,也就是幫助衛星製造商把小衛星順利送上指定軌道。首個任務將在2020 年3 月發射。此外,SpaceX“星鏈”任務也將從2020 年開始,每月提供一次發射機會。
(鑑於SpaceX 率先推出了可重複使用的火箭,因此能夠提供相較於競爭對手更快、更實惠的衛星發射入軌服務| SpaceX 官網)
從搭便車到坐班車
在商業航天的演進歷程中,衛星製造商通過“搭便車”的方式,把自家衛星送上太空的方式並不罕見。為了追求商業價值最大化,單次火箭發射任務通常採取一顆主星加多顆小衛星的載荷方式,盡可能地滿足衛星公司的發射需求。
SmallSat rideshare 計劃(以下簡稱SmallSat )雖是“太空拼車”的一種,但SpaceX 拿出的卻是現役最強運載火箭獵鷹九號,提供多頻次、低成本的“專車”共享服務。
SmallSat 和以往搭便車最大的區別在於,SpaceX 幫助讓小衛星擺脫了主衛星發射時間的約束,不再因為主衛星“掉鍊子”而延遲發射。只要衛星公司提前預約,就可以在預定的發射日期起飛。即便有個別衛星因故未能按原計劃發射,費用也可以順延到下次航班,只需要再繳納10% 的預訂費即可。SpaceX 通過出售坐席的方式,讓拼車乘客享有一種“坐班車”的禮遇。
有趣的是,SmallSat 公佈不到一個月,SpaceX 官網詳情頁就出現了內容變化:其發射價格從每公斤20000 美元降至每公斤5000 美元。與此同時,原計劃的每年發射一次的太陽同步軌道任務,執行頻率提高到了每年三次。
“這樣的發射價格令人震驚,算下來接近SpaceX 一箭多星的發射成本價格”,一位資深媒體人如此評價。不少觀點認為,壓抑已久的小衛星發射需求將會被充分釋放,這或許是SpaceX 敢於用如此低的價位激發市場活力的重要原因。
SmallSat 代表了發射服務行業的新動向。藍箭航天市場業務負責人表示,SpaceX 開啟了一個固定低費率的小衛星定期共享發射模式。不過相對於馬斯克的果敢,其他發射服務運營公司是否會跟進,以及是否有能力跟進,目前還不明朗。
而九天微星 CEO謝濤認為,商業航天最大的優勢就是成本和速度。SpaceX把載荷的發射費用從每公斤20000美元降低至5000美元,將幫助SpaceX進一步佔領小衛星發射市場。回看國內商業航天領域,無論是衛星公司還是火箭公司,都面臨規模化降成本的迫切需求。當成本以指數級降低的時候,市場競爭將更加激烈,市場格局也會重新劃分,商業航天的整體實力將有機會進一步提升。
(SpaceX 最新提出的服務則只負責運送小型衛星,衛星的重量控制在150kg 到300kg 之間| SpaceX 官網)
論成本的重要性
SmallSat 發射價格的下調意味著發射成本的走低:“作為發射合作夥伴,SpaceX 可為小型衛星製造商提供業內領先的專屬服務,其成本僅為傳統任務的九牛一毛”,SpaceX 官方賬號在社交媒體如此表示。
尚不明確SpaceX 是否在過去一個月的時間內,研發出了開創性技術,促使發射價格銳減為原來的四分之一。但至少從獵鷹九號Block 5 量產型火箭來看,一級回收,10 次復用,足以讓箭體成本和維護保養成本大幅降低。
今年5 月,SpaceX 的一枚獵鷹9 號運載火箭Block 5 型B1049.3 在卡納維拉爾角第40 發射場點火成功。這次發射的重要任務,是把星鏈計劃(Starlink)首批60 顆實用型衛星送入既定軌道。
發射任務圓滿完成。13.62 噸的總發射質量,超越了中國航天天舟1 號貨運飛船13.5 噸的載荷質量,亦刷新了獵鷹九號迄今為止最大的載重量。更重要的是,平攤到每顆衛星上的發射成本,只有35.6 萬美元。
業內人士透露,如果用小型運載火箭打一顆衛星,發射報價通常介於400 萬美元到600 萬美元之間。如果按照SpaceX 共享火箭公佈的價格來計算,以單顆227kg 的星鏈衛星為例,其發射價格只有113.5 萬美元左右。
據了解,“一箭60 星”採用的獵鷹9 號Block 5 型火箭,第一級已經重複使用了3 次,成功回收之後,具備第4 次使用的條件。3 次折舊後的實際發射成本僅為2140 萬美元。
在上一個版本中,獵鷹九號的首次發射報價為6209.6 萬美元。其中第一級和第二級的成本分別為3534.2 萬美元和812.4 萬美元。刨除測控所需的費用外,利潤回報為621 萬美元。
第2 次發射報價比首次報價降低了26.7%,為4573.9 萬美元。第一級成本為1767.1 萬美元,第二級的成本為812.4 萬美元。成本為4116.5 萬美元,利潤為457.4 萬美元。
之後的3 次發射報價是3919.4 萬美元,一二級的成本為1178.1 萬美元和812.4 萬美元。總成本3527.5 萬美元,最後利潤可得391.9 萬美元。(數據來源:小火箭)
從獵鷹9 號的成本結構來看,助推器佔了總成本的70%,這意味著每次重複使用可以節省數千萬美元。而火箭燃料在重量上雖然佔火箭的90% 以上,但成本不到火箭發射總成本的1%,而SpaceX 核算的燃料成本所佔比重,只有0.4%。
(SmallSat rideshare100萬美元的基礎價格包括200公斤的有效載荷,額外的重量為5000美元/公斤| SpaceX官網)
追求成本極致的癲狂
SpaceX 對於火箭成本的控制,依託的是可回收技術。獵鷹1 號和獵鷹9 號在最初的設計過程中就把可複用性考慮在內。
一級火箭回收技術驗證成功之後,馬斯克又提出了“派對氣球”的解決方案,來回收第二級火箭。雖然二級火箭的成本要少於一級火箭,但也高達數百萬美元。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。這些節省的成本也可返還給那些願意使用二手助推器的客戶,儘管SpaceX 尚未公佈折扣的細節。
2018 年2 月,SpaceX 嘗試回收600 萬美元的新型火箭整流罩,並利用降落傘將其送回地球,甚至還製造了一艘名為“史蒂文先生”的回收船。不過,升級後的整流罩沒能實現最佳的回收方式,距離回收船的捕網相差幾百米,最終在海上濺落,所幸沒有明顯損壞。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。
除了致力於火箭本身的可回收、可複用,馬斯克也在不遺餘力地在其他環節開源節流。
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於於“兩個絕對瘋狂項目”:星鏈計劃和星際飛船計劃(Starship)。馬斯克解釋說,如果公司不想盡辦法節省開支,破產將會成為大概率事件。
人力成本之外,SpaceX 都的研發費用也遠遠低於他國政府的航天機構和商業航天公司。美國的EELV 火箭耗資35 億美元,法國阿麗亞娜5 火箭的研製費用更高,而獵鷹9 號僅僅消耗了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8 億美元,且從2007 年連續4 年保持盈利。
商業航天的引領與追趕
SpaceX 公佈共享火箭計劃,對中國商業航天既是一種激勵,也是一種鞭策。“不過,中國民營商業航天公司不必太過糾結,穩步發展就好,”凌空天行CEO 王毓棟一語中的:“畢竟SpaceX 主要對歐洲和印度的影響較大,美國的衛星輪不到中國發,中國的衛星也不會去國外發射。”
而藍箭航天則認為,國內民營火箭公司目前的發展階段,決定了其發射價格體系還未能形成一個固定的定價模式,總體的發射次數都極其有限,也沒有形成規模市場,所以發射價格和載荷情況要視具體任務而定,尚不具備和SpaceX 直接看齊的條件。“只有放眼未來,當國內民營火箭公司的技術研發創新能夠支撐,並且運營模式進入到一個相對穩定的市場階段時候,局面才有機會逆轉。”
也有觀點指出,Space X 的優勢並不完全體現在價格上。“馬斯克很擅長製造概念,這方面比我們要強一些,”業內某人士表示:“火箭屬於交通運輸工具中的奢侈品,降成本不意味著完全自主降價,只要價格合理,商業航天公司的發射定價反而是長期固定的。”
他進一步分析,認為SpaceX 拋出“行業期貨”概念的嫌疑更大。從8 月初公佈的收費標準來看,只有提前一年簽約的衛星客戶,才有機會享受到225 萬美元150kg 的優惠價。若提前6-12 個月簽約,150kg 規格的發射價格會暴漲至600 萬美元,即每公斤4 萬美元。這明顯高於其對外宣稱的發射價格,不過是一種宣傳策略而已。
“美國以前的發射成本太高了,SpaceX 只是把發射價格降到了一個相對合理的區間而已。”另有相關人士透露,目前長征11 號500kg 的運力,單次報價為5000 萬,約合每公斤1.4 萬元美元。快舟一號甲200kg 的運力,報價區間是3500 萬到4000 萬,約合每公斤2.4 萬美元到2.8 萬美元。而民營火箭企業星際榮耀方面表示,其目前在全球商業衛星客戶的發射報價同樣具備充足的競爭力。
然而,中國運載火箭當前最大的瓶頸不是成本,是推送能力。從載荷情況來看,目前國內民營火箭公司正在研製的和現役火箭採用的幾乎都是小型運載器,因此載荷也都是以微小衛星為主。不像SpaceX 因為具備技術成熟的、運力強大的現役火箭型號,已經基本可以覆蓋各種軌道類型和從小衛星到大型GEO 商業通信衛星、重型遙感衛星和深空探測等各種任務類型的載荷。即便是國家隊,在長征五號完全成功之前,低軌最大推送能力依舊不及獵鷹九號,與獵鷹重型火箭的差距更為懸殊。
2018 年,中國航天以39 次的發射數量超過了美國。前不久,馬斯克造訪中國上海,在WAIC2019 大會開幕式上不吝讚美,表揚了中國民營商業火箭公司取得的進步,直言民營火箭首次入軌,“是一件很難的事情”。
卻也有從業者感概,眼下的局面是SpaceX 和中國航天整體的實力對壘,正如特斯拉VS 中國新造車勢力一樣,“馬斯克的盤,往往不是某一家公司可以接的。”