我国民营商业火箭公司发展的机遇、挑战与思考
近年来,随着国家政策的带动和牵引,卫星技术的快速发展及市场需求的增加,我国加快了低轨卫星互联网星座建设。以GW和“千帆”两大星座为代表的巨型低轨星座发展迅速,为我国民营商业火箭公司带来庞大卫星发射市场。本文指出当前我国民营商业火箭公司面临的市场机遇和挑战,并给出建议策略,力求为我国民营商业火箭公司可持续发展提供参考。客户概述民营商业火箭公司通过市场化运作模式进行商业火箭发射活动。当前我国民营商业火箭公司的主要客户为卫星客户,包括小规模卫星和大规模组网卫星客户。随着商业火箭及卫星技术的快速发展,小规模卫星发射市场已进入买方市场,市场竞争激烈,各商业火箭公司争相打价格战以最大程度占领市场;大规模组网星座发射市场尚处于发展初期,未来前景广阔。
在政策带动下,以GW星座和“千帆”星座为代表的巨型星座快速发展。2021年4月26日,中国卫星网络集团有限公司在北京召开成立大会,并于4月28日在雄安新区正式揭牌,同时使用“GW”代号向国际电信联盟(ITU)申报了近13000颗低轨卫星的信息。2023年7月25日,上海市对外宣布,上海松江加快开辟新领域新赛道,打造低轨宽频多媒体卫星“G60星链”,即“千帆”星座。
两大巨型组网星座的部署具高预见性,提供了大量发射任务和广阔市场空间。在巨型星座带来的市场牵引下,我国民营商业火箭公司陆续开展中大型运载火箭的研制,以期最大程度抢占市场先机。伴随着重大市场机遇,我国民营商业火箭公司也面临诸多挑战,其中火箭发射数量不足、火箭成本控制难度大是两个突出且极具挑战性的考验。
火箭发射数量是衡量航天活动活跃度的重要指标之一,近年来随着我国政策的支持、航天技术的不断进步,我国商业火箭发射数量呈现稳步增长趋势。尽管数量不断增长,但面对巨型星座带来的庞大卫星发射市场,我国商业火箭发射数量不足的现状十分严峻。
以“千帆”星座为例,“千帆”星座规划了约15000颗卫星,以质量作为计算依据,单星按照300kg计算,“千帆”星座卫星总质量约为4500t。在此基础上,按照前期“一箭18星”,后期“一箭36星”部署,粗估完成全部“千帆”星座发射任务所需火箭约400枚。根据《中国航天科技活动蓝皮书(2023年)》显示,2023年中国共完成26次商业发射,占中国全年发射数量的39%,其中民营商业火箭公司共发射了13次。按照以上估算,仅“千帆”星座的400枚火箭发射任务相当于2023年中国商业火箭发射数量的15.4倍,并且目前商业火箭的实际运力远低于巨型组网星座所需运力,因此按照当前发射速度,完成两大巨型组网星座任务耗时会相当长。对民营商业火箭公司来说,当前行业竞争激烈,现役及在研的火箭型号众多且规模各异,但目前实际完成巨型组网星座发射的火箭数量仍较少,众多民营大型商业可复用火箭尚处研制阶段。加快实现火箭发射数量的增长是我国民营商业火箭公司面临的重要挑战。
民营商业火箭公司以市场化需求为导向,降低火箭成本对其意义重大。在竞争激烈的市场环境中,火箭成本的降低使得民营商业火箭公司增加利润,提高盈利能力;同时,还能够使其有更多资金用于研发等其他业务,提高运营效率,有利于长期可持续发展。GW星座和“千帆”星座两大星座发射任务所需火箭数量巨大,这就要求商业火箭公司具备大规模、高频次的发射能力。然而火箭发射是一项耗资巨大的复杂系统工程,其高位运行的成本给民营商业火箭公司的发展带来一定阻碍。以下列举出目前影响我国民营商业火箭公司发射成本的主要因素及现状。
火箭硬件主要包括发动机、箭体结构、电气设备、管路阀门等,其中发动机及箭体结构占硬件设备成本比例最大。由于火箭硬件制造需要高精度工艺、大量高性能及高强度材料,所需成本较高;我国民营商业火箭公司大都处于初创期,火箭生产规模相对较小,生产效率不高,直接影响硬件成本;另外当前火箭仍采用“一次性”发射形式,使用后抛弃昂贵的箭体结构、发动机及电气设备,使得火箭整体成本无法显著降低。
火箭研发、生产制造、测试及发射都需要前期大量的基础建设投入,基础建设完成后形成固定资产,需要在后续长时间内计提折旧,分摊计入单发火箭成本;火箭涉及的无形资产(如专利权、商标权等),也需要在其使用寿命内或合同规定的期限内进行摊销。我国民营商业火箭公司为了保持技术领先和市场竞争力,在前期需要投入大量资金进行基础建设,如建设火箭制造基地、试车台、设备及试验设施等。由于当前火箭(特别是中大型液体商业火箭)批量生产规模相对较小,高额的基础建设资金投入形成的固定资产分摊至单发火箭的成本偏高。
发射成本涉及测发费用(包括火箭各个系统测试、发射场准备、发射设备调试,以及发射操作人员的培训等)、保险费用、运输费用、推进剂费用、维修费用等,总体看发射成本较高。(4)管理成本偏高
管理成本涉及人力成本、日常运营成本、品牌推广费用等多方面成本。作为高技术新兴产业,民营商业火箭公司管理成本相对偏高。
以上分析可知,我国民营商业火箭公司发射成本控制方面涉及多种影响因素,包括火箭硬件成本、资产折旧及摊销成本、发射成本、管理成本等。总体来看,当前我国民营商业火箭公司火箭成本仍有较大下降空间,特别是可复用火箭实现入轨且常态化发射后。尽管近年来我国民营商业火箭公司在降本增效的道路上不断摸索,但是面对未来庞大的火箭发射需求,如何显著降低火箭成本是我国民营商业火箭公司面临的严峻考验。对我国民营商业火箭公司来说,低成本、高可靠性是其立足商业火箭发射市场的根本,也是商业火箭公司的核心竞争力所在。面对当前激烈的市场竞争,如何在“保成功”的前提下,加快提高火箭发射数量、降低成本是我国民营商业火箭公司应持续思考的问题。
对民营商业火箭公司而言,科学正确的战略规划能够确保所有层面的决策和活动都与核心目标保持一致,避免“多走弯路”,使其在竞争激烈的市场环境中保持竞争优势。
战略规划是基于对当前内外部环境的深入分析,以及对商业火箭公司自身资源和能力的准确评估,为公司设定明确的目标,并确定实现这些目标所需的路径和策略,做好战略控制和修正。由于各个民营商业火箭公司客观情况不同(包括融资能力、研发团队规模、制造基地生产能力等),因此各公司的战略规划必然有所不同,由此导致的火箭(或发动机)性能规划、研发路径、产业布局等具体规划也不尽相同。
图1展示了商业火箭公司战略管理基本过程,如图中所示,战略规划通常包括以下几个关键步骤:明确公司使命愿景、内外部环境分析、经营目标和战略目标设定、战略实施、战略控制与修正。在明确使命愿景后,进行企业外部环境分析,对宏观政策、市场需求、行业环境、竞品现状等因素进行全面、深入的评估;同时对企业内部环境分析,结合自身融资能力、研发团队规模、制造基地生产能力、试车台能力等进行综合考量;之后进行战略目标规划,包括长期和短期目标规划,可以从产品战略、市场战略、技术战略等方面进一步明确;战略实施要落实到公司各个部门,如火箭研发部、市场部、制造基地、供应链、人力等,根据顶层规划分解各个部门的主要任务并制定具体执行措施;最后做好战略控制及修正,确保战略按计划成功有效地执行。此外,在进行战略规划的过程中,要考虑自身的能力瓶颈,及其对实现战略目标的影响程度。总之,民营商业火箭公司应统筹规划,制定出符合自身特点的战略规划并有效落实,实现长期可持续发展。
面对GW星座和“千帆”星座所需的庞大发射体量,未来仅靠“一次性”火箭进行发射会面临成本极其高昂、资源浪费及发射效率低等问题。可复用火箭待发射返回后经过短时的检测、维修能再次投入使用,缩短了火箭的生产及发射周期,大大提高了发射频率;另外,可复用火箭通过重复使用发射,分摊硬件产品的生产制造成本,从而实现平均发射成本的大幅下降。因此,可复用火箭是提高火箭数量及频次、降本增效的重要途径,是商业航天的重要发展趋势。当前我国可复用火箭飞行试验进展如表1所示。表1 我国可复用火箭飞行试验进展(截至2025年6月)在激烈竞争的市场环境、降本的迫切需求、高预见性的巨大卫星发射市场面前,尽早实现可复用火箭入轨且稳定批量地发射显得尤为紧迫。然而,可复用火箭的研制需要突破一系列技术难点,如发动机二次起动和大范围推力调节、火箭返回过程中的精确制导与控制、着陆过程中的减速与缓冲技术等。这些难点的解决需要高度的技术创新和工程实践能力,需要经历不断的试验测试、设计优化和实践的检验。
尽管我国在可复用火箭研制领域取得显著进展,多家航天企业已经成功实现了可复用火箭飞行验证,但目前尚未实现真正意义上的入轨复用。待火箭实现入轨复用后,距离常态化复用发射还需要经历一系列过程的摸索,例如发射返回后的检测(热防护系统、结构完整性、发动机状态评估等)、检修与维护(故障排查与修复、全面测试与验证等)、复用安全问题(复用过程中的安全监管、应急预案制定等)等。这就要求我国民营商业火箭公司持续进行技术攻关,积累发射与回收实践经验,最终建立稳定发射能力,实现火箭复用发射常态化。
商业火箭的低成本、高可靠性是民营商业火箭公司的核心竞争力所在,是企业发展的重要前提。为了实现商业火箭的低成本,应该在研发设计、测发流程、工具建设等诸多环节共同发力,统筹解决。
降低成本的基础从研发设计开始,即从设计之初便深入贯彻低成本、高可靠性设计理念,有助于提高研制效率、降低成本并提升火箭可靠性。图2对火箭通用化、系列化、组合化设计进行了说明。我国民营商业火箭公司不断摸索火箭通用化、系列化、组合化设计并取得一定进展。例如,蓝箭航天在火箭研发过程中注重通用化设计,采用标准化的接口和组件,使得“朱雀”系列火箭可以共享通用部件;同时,“朱雀”火箭采用系列化设计,能够覆盖不同的发射能力和轨道,满足不同市场发射需求;此外,“朱雀”火箭采用模块化设计理念,将火箭的整体结构划分为多个独立的模块(如发动机模块),通过标准化的接口进行组装形成一个完整的火箭系统。总之,从设计源头执行火箭通用化、系列化、组合化设计理念,提高火箭系统集成度,是我国民营商业火箭公司应持续探索和推进的方向,有助于在竞争激烈的市场环境中获得更大优势。
火箭测试发射流程是指火箭在发射前经过充分的测试和验证,以满足既定的性能和安全要求,包括技术区工作(电气系统测试、贮箱气密性检查等)以及发射区工作(火箭全箭起竖、管路连接、推进剂加注等)。通过优化测发流程,可以减少不必要的人力投入,降低人力和设备成本,缩短测发周期。
随着我国商业火箭的快速发展,优化火箭测发流程一直是民营商业火箭公司不断探索的方向。我国民营商业火箭公司在高质量发展的同时,在优化测发流程上围绕几个目标持续研究,如优化地面测发指挥方式、采用自动化和信息化手段提高加注环节的无人值守能力、减少人工操作流程等一系列工作。未来,民营商业火箭公司应持续探索和优化火箭测发流程,提高测发效率和准确性,降低操作风险和成本。
近年来,数字化技术在商业火箭产业发展中的作用日益显现,已然成为商业火箭领域不可或缺的重要支撑。数字化技术不仅提高了设计的效率和质量,还优化了生产制造流程、提升测发效率与安全性,是提高火箭发射数量和降低成本的重要途径。
我国民营商业火箭公司对数字化技术应用越来越重视,在设计研发环节,普遍采用数字化设计工具,模拟火箭在真实环境中的性能,提高设计效率和精度;在生产制造环节,民营商业火箭公司积极引入数字化制造技术和智能制造系统,实现生产过程的自动化、智能化;在测试验证环节,民营商业火箭公司利用数字化测试设备和仿真软件,模拟火箭在发射、飞行和回收过程中的各种状态,确保火箭的安全性和可靠性。未来应持续进行数字化建设,贯彻在研发设计、产品验收、装配生产、试验测试、发射各个环节,进一步提高核心竞争力。我国民营商业火箭公司凭借管理机制灵活、技术创新能力突出等优势,加快发展步伐并取得一系列进展,在我国商业航天领域发挥越来越重要的作用。对我国民营商业火箭公司来说,未来机遇与挑战并存。面对巨型低轨星座带来的庞大卫星发射市场,建议从加强顶层战略规划、实现火箭可复用、贯彻低成本高可靠性理念等多个方面努力,提升自身核心竞争力,以实现长期可持续发展。