编者按:随着今年5月SpaceX与NASA的合作,载人的“龙”号宇宙飞船被送往泰空,揭开了人类商业航天史的新篇章,也使这个小众行业“一夜之间出圈”。
今年只是中国商业太空飞行的前五年。在火箭和卫星发射领域,虽然中国的商业航天企业仍在成长,但其追赶潜力不容忽视。
在大众的聚焦下,包括火箭、卫星在内的国内商业航天企业实力如何,谁能接过大棒甚至挑战SpaceX?为此,时代财经推出了《寻找中国SpaceX》系列报道,集中采访了明星企业、企业家和投资者,试图回答这些问题。
蓝箭航天创始人张长武
“在过去三年左右的时间里,我国对私人运载火箭开了绿灯,并提供了有力的保障;这让我们有理由相信,未来五年,中国可以打造出一家以SpaceX和Blue Source为目标的公司,甚至在液氧甲烷领域超越他们的私企,不管是不是蓝箭。”
这个关于SpaceX中文版即将诞生的“大胆声明”,是张长武在一次分享会上提出的。掌舵的蓝箭航天成立于2015年6月,是中国民营火箭产业的起点。突然之间,中国的民营火箭产业走过了前五年。这期间先后成立了近10家民营火箭公司,融资金额从几千万到几亿不等。其中蓝箭航天融资金额最大,也以最积极的姿态推动液氧甲烷发动机的发展。
液氧甲烷发动机的发展对整个商业航天领域具有重要意义。这是一个未经轨道验证的在建项目,美国SpaceX、Blue Origin等公司正在积极开发。一旦投入使用,将给整个人类航天工业带来巨大的变化。
马斯克的诸多经营理念中,“第一原则”是最受推崇的一条,即从物理学的角度看世界,打开事物的表象,看到本质,然后从本质一个一个往上走。“第一原则”造就了包括马斯克在内的许多天才,但也带来了弱点。他们的世界只有黑白,没有灰色。
作为蓝箭航天的创始人和液氧甲烷发动机的倡导者,张长武并不是第一个吃螃蟹的人,但他做出了类似的选择:绕过固体火箭和成熟的技术路线,最后一站,直奔核心。
所有的过去都是序言
蓝箭航天的成立,来源于三位联合创始人的调查分析。张长武告诉时代财经,早在2014年,他们就发现全球卫星发射市场对低轨道卫星发射有非常明确的需求。他曾将这个市场描述为“像一个堰塞湖,到2020年,大约有6000颗卫星寻求发射。”
运载火箭是一种稀缺资源,尤其是占据卫星发射市场主流的中型商用运载火箭。
随着2015年前后国内多份鼓励民营企业进入航天领域的相关文件的发布,张长武和他的团队判断,随着政策的放开,商业航天的机遇已经到来。
然而,未来商业航天快速发展的关键在于如何提高运载火箭进入Tai 空的能力。
自2017年底以来,星辉、九州云剑、深蓝航天等新成立的公司均获得融资,零一空和蓝箭航天等该领域现有企业获得融资超过1亿元。华创、复星、顺威、经纬等知名金融投资机构也纷纷加盟。
然而,除了兴奋和亮点,失败的隐忧一直伴随着中国商业航天企业的成长。
“过去的一切都是序章。”蓝箭航天官方微信官方账号所做的2018年年终总结标题出现了八个字,也为2018年全年定下了平和的基调。但实际上,2018年对于蓝箭航天来说并不是平静的一年。
2018年10月27日16时,由蓝箭航天研制的“朱雀-1”三级固体运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空,这将是中国私人太空飞行的第一枚在轨火箭,社会各界对此寄予厚望。
但火箭一、二、三级分离成功,整流罩分离成功后,三级出现异常,其定制的微型卫星Future未能入轨。
10月31日,蓝箭航天在其微信官方账号上发布了“蓝箭航天对朱雀1号试飞结果的初步解读”,陈述了朱雀1号发射异常的原因,初步怀疑最终姿控动力系统某推力室的输送管受损,导致控制力下降和推进剂泄漏,姿控力异常,推进剂提前耗尽。
“这是一种挫折,也是一种成长。”蓝箭航天的创始人张长武回忆起这次事故,告诉时代财经。“这是中国首次将一家私营公司开发的产品送入轨道。朱雀一号的推出是一个重大突破,对整个行业都有示范作用。”
2019年3月27日17时39分,OS-M运载火箭于01 空点火发射。火箭一级飞行正常,一级分离正常。第一级和第二级分离后,火箭姿态变得不稳定,发射失败,发射任务无法完成。
“之后,大家开始意识到自己的差距。”航空航天专家黄植诚告诉时代财经,“企业家非常勇敢,但我认为他们应该更加冷静。”
这两次失败也一度打击了投资者的信心。“很难有像2018年上半年那样的融资高潮,”一位参与火箭总公司融资项目的投资者告诉时代财经。“2019年上半年,整个行业的悲观情绪成为主流。每个人都有很多钱,但是花钱的速度很慢,已经做好了持久战的准备。”
但2019年下半年,星荣耀发射的一枚固体火箭,重燃了业界的信心。据时代财经介绍,包括蓝箭航天、深蓝航天、星光荣耀在内的多家公司将于2019年完成新一轮融资。其中,蓝箭航天宣布完成碧桂园创投5亿元的C轮融资,也是成立以来的第九轮融资。
从朱雀1到朱雀2
火箭开发,发动机优先。
2018年7月,蓝箭航天首次正式公布天阙家族“80+10”液体火箭动力系统技术路线。80吨发动机TQ-12一般用于火箭的一级和二级,10吨发动机TQ-11一般用于火箭的二级行走机和三级主动力。两台发动机并联组合,覆盖了从小、中、大的“朱雀”火箭系列的整个系列。
在固体火箭未能入轨后,蓝箭的研发更侧重于液氧甲烷发动机。“朱雀一号的遗憾也让我们更加深刻地认识到,成功是硬道理,掌握核心技术是保证发射成功的重要支撑。”张长武说。
因为商业航天刚刚起步,火箭发动机不同于汽车,发动机技术高度垄断甚至保密,流通性极差。这也使得发动机R&D,火箭的“心脏”,成为企业需要自主掌握的关键技术。毫不夸张地说,液氧甲烷发动机的发展是将给人类航天带来变革的关键技术。
要知道,SpaceX成功完成NASA载人航天发射任务的关键是通过创新的火箭回收和火箭成本降低来显著降低发射成本,而火箭动力燃料的选择是降低发射成本最重要的环节。
主流,火箭发动机按燃料分为固体动力和液体动力。固体运载火箭适合发射小卫星,其优点是快速、方便、廉价。比如中国航天科技的快艇系列,航天科技的长征十一号运载火箭,都是固体火箭。
但是蓝箭这样的民营企业在制造固体火箭方面没有优势。一方面,核心原料固体燃料属于国家严格控制的火工品;另一方面,国家队的固体运载火箭产品非常成熟,在发射市场价格上具有系统优势。
相比之下,液体火箭是民营火箭企业的最佳选择,其原材料成本低于固体火箭。另外,更适合降低火箭使用成本的关键技术——可回收。
目前,私人商业火箭公司正在研究的液体动力火箭分为两种动力类型:液氧煤油和液氧甲烷。
如果符合SpaceX的主动火箭猎鹰系列,液氧煤油发动机是不错的选择。目前参加的有星河动力和深蓝航天。
但马斯克为正在研发的星际飞船选择了液氧甲烷发动机,这有一个更具前瞻性的原因:相对于主动式火箭使用的液氧煤油和液氧氢,甲烷的密度和燃烧效率更高,燃烧温度更低。
在尺寸更小、更合理的火箭基础上,更适合高度重复使用的发动机,可以延长发动机的使用寿命。此外,甲烷价格低廉,易于在火星表面产生,是“向火星迁移”计划的完美选择。
谈到坚持要液氧甲烷液体火箭的原因,张长武向时代财经做了自己的解释。“商用火箭发展的趋势是高可靠性、经济性和能满足高频发射的需要。液氧甲烷运载火箭可以满足上述要求。”
此外,张长武还认为,核心技术要自主控制,真正成为中国航天事业的有力补充,而不是简单照搬国家队的成果。从这个角度来看,液氧甲烷是首选的技术路线。
2019年12月13日,张长武在一次公开活动中重申了蓝箭的技术目标。在过去五年以及未来五年相当长的一段时间内,蓝箭航天将围绕“朱雀二号”中大型液氧甲烷火箭展开研制。
根据蓝箭发布的数据,朱雀二号的成本远低于传统火箭。整个火箭零部件种类减少50%,使用的液氧甲烷推进剂每公斤成本在5元左右,远低于液氧煤油和液氧氢。
2019年5月17日,蓝箭航天公司的80吨液氧甲烷发动机“天缺”20秒测试成功,成为继SpaceX的Raptor发动机和蓝色起源的BE-4发动机之后,全球第三大推力液氧甲烷火箭发动机。同年11月,“天缺”10吨级发动机也顺利完成了整个系统的试车。
虽然受疫情影响,但今年旨在推出朱雀二号的蓝箭工作仍在有序进行。
2020年5月13日,蓝箭航天朱雀二号火箭控制系统与“天竺”80吨液氧甲烷发动机成功匹配,第三次摇摆试验点火试验成功完成;6月5日,“天缺”二级旅游飞机发动机TQ-11完成2000秒热试车,意味着上半年进度按计划完成。
张长武不得意。“2020年上半年,火箭发动机系统和结构系统将实现;2020年下半年,火箭产品有了飞行的基础。”但是朱雀二号没有明确的发射时间表。
蓝箭航天火箭R&D中心总经理戴正也在早前接受采访时表示,他将争取在今年年底前拥有朱雀-2中型液体运载火箭的工厂产能,并适时发射。据了解,朱雀二号的一级火箭将搭载四个“天缺”发动机,低轨运载能力为4-5吨。
“这是一个非常重要的里程碑。”碧桂园风险投资有限公司董事总经理杜昊认可了蓝箭航天的技术进步。“大容量火箭发展的技术门槛很高,有研究能力的人才很少。目前只有蓝箭航天在研制中大型液氧甲烷运载火箭。只有蓝箭成功研制出100吨液氧甲烷火箭发动机。”
朱雀-2火箭发射示意图
张长武毫不掩饰对即将到来的“朱雀二号”发射的期待和信心。“应该说在未来两年的世界航天发展中,一次非常重的发射就是朱雀二号发射”。
“在液氧甲烷火箭发展的轨道上,中国公司完全有可能在未来实现行业领先,超越美国同类产品。”张长武说。
未来五年:工业化
杜昊告诉时代财经,经过仔细计算,2022年可能是大规模生产和批量发射中型液体火箭的开始,五年内诞生一家至少数百亿美元的私人火箭公司的潜力很大。
“2025年之前,中国的民营火箭公司有望达到数十亿的大规模收益,估计几百亿的订单是正常的。”杜昊说,“相比SpaceX的估值,已经达到360亿美元,营收规模在20亿美元左右。从其以往的融资历史来看,火箭成功发射后有大规模收益,估值已经超过PS十倍。水平。”
杜昊提到,张长武因其管理和领导能力而深受钦佩。起初,杜昊对张长武的财务背景心存疑虑。但经过与张长武多次深入交谈,与蓝箭航天技术团队充分沟通,发现张长武具备了一种不可多得的领导魅力。
“我对他考虑问题的彻底性、全面性和长期性感到惊讶,这在我接触的企业家中是比较少见的。”杜昊曾在接受界面采访时说,“虽然他不是技术人员,但他可以找到优秀的技术人才,充分发挥他们的潜力,把事情做好。在这种情况下,他的管理企业的天花板会很高。”
除了蓝箭航天,其他火箭公司在液氧甲烷火箭的开发上也取得了进展。2020年5月27日,星际荣耀Focus-1成功完成了第二次启动的500秒远程试车,标志着Focus-1成为世界上第一台具备第二次启动能力的液氧甲烷发动机。九州云剑也于2019年7月完成了自主研发的“凌云”10吨可变推力液氧甲烷发动机。
“我不敢绝对说这是未来可回收火箭唯一的主流技术路径,但我们相信,液氧甲烷动力的火箭与现有液氧煤油动力的可回收火箭,也就是SpaceX的主动猎鹰9号火箭是有竞争力的。它很大。”杜昊说。
技术突破只是开始,需要赶上美国商业航天。中国民营火箭企业不仅需要更多的技术人才,更需要更多的商业思维。
航天专家黄植诚向时代财经指出,目前中国民营火箭企业家大多由科技人员领导。例如,星荣耀的创始人是原第一航天科技研究院R&D中心主任,蓝箭航天和零一空的主要团队成员也来自航天科技集团、航天科工集团、AVIC、中科院等机构,而美国很多航天企业都是以“商界领袖”为首。
“一些中国企业家,如雷军和李书福,已经逐渐参与到航空航天行业中来,新一轮的浪潮还得等更多的商界领袖加入。否则,以目前民营航天公司的规模,很难与国有企业站在一条水平线上,承接其订单和合作的能力有待提高。”
作为一个有非技术背景的创始人,张长武也意识到要用更工业化的思维去看待行业。中国民营火箭行业前五年,行业需要解决方向性问题;但从2020年开始的第二个五年,新的挑战是如何实现高质量发展,如何将自己选择的技术路线产业化,如何将私人火箭推向量产。
蓝箭在火箭制造模式上进行了更深入的探索。除了位于北京和Xi的R&D中心外,公司还在浙江湖州建立了智能制造基地。基地总面积近120亩,一期建设工程约70亩。其中发动机装配区将建成一条工业4.0标准、脉动柔性发动机和运载火箭生产线,保证未来每年200多台液氧甲烷发动机的生产能力。
同样的探索也在同行中逐渐展开。以深蓝航天的“迅雷-5”液体火箭发动机为例,整机设计于2019年4月开始,各部件于2019年8月投产,随后整机于2020年1月投入试运行,历时9个月,刷新了液体火箭发动机发展的“中国速度”。
通过建立一个完整的商业航天帝国,马斯克使火箭生产更加工业化。他参与了从火箭生产到卫星发射的所有环节,以最高效的方式生产并拥有现役最强的火箭。
Jennifer曾经回忆说,自己决定做发动机之后,要面对一个非常复杂的供应链。用一个壳,填药,深入上游链条,做火箭发动机是非常困难的。
对于中国民营火箭企业来说,自建试验台和工业基地是加强公司工业控制的开始。
华创资本投资人在AD中指出,Space X和Blue Origin都有自己的测试台。但由于投资巨大,施工环境艰苦,国内自行搭建试验台的企业并不多。蓝箭是唯一一家建立了自己的试验台和航天工业制造基地的民营航天公司。
2008年,SpaceX猎鹰1号在三次失败后成功发射,但商业订单并没有接踵而至。直到2013年12月SpaceX猎鹰9号火箭将SES-8商业通信卫星送入预定轨道,公司才成功发射商业卫星。
张长武表示,经过几年在商业航天行业的发展,投资者对市场有了更深的了解。与此同时,这也表明市场对需要多大尺寸的火箭越来越清楚。
面对未来的许多挑战,他认为私人火箭公司需要既是现实主义者又是浪漫主义者。“我们需要创新的热情和激情,我们需要改变的勇气。建立在现状基础上的未来肯定很难。”
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