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(来源:星海情报局)
今天,长征10号乙火箭成功发射。
这是我国首次成功实施运载火箭一子级可控回收,同时也是全球首次运载火箭网系回收。中国航天科技集团的官方表述里用了一个很重的词:“历史性突破”。
从今天开始,SpaceX不再是大型可回收火箭的独一户了。
在老局看来:在商业航天的世界中,“0到1”的故事已经结束,随着中国航天产业的入场,“1到100”的故事,正式开始了。
一个我们熟悉的剧本,很可能再次上演:就像当年的无人机行业一样,美国负责提出概念,而中国负责把它商业化、白菜化。
是的,哪怕美国的SpaceX已经成功复用了数百次,尽管星舰隔三差五就在试射,尽管中国目前还在追赶之中,但当商业航天彻底成为一种“工业上的生意”,那么在服务的商业化与成本白菜化这两个方面,未来大概率依旧是中国的市场。
这是世界最强工业国该有的自信和底气。
中国路径,有什么优势
要理解中国未来要走的路,就要从技术上入手。
在今天之前,世界对于可回收火箭的想象,都是由SpaceX来定义的——猎鹰9号的横空出世,给全球航天领域都带来了深深的震撼——火箭一子级完成任务后,重新点火,在大气层里用栅格舵调整姿态;快落地时,从箭体底部弹出四条碳纤维着陆腿,依靠发动机的深度变推力,像直升机一样悬停、缓降,最终稳稳站在陆地场坪或海上无人船上。
某种程度上来说,这个路线已经成为了“标准答案”,原因很简单,因为马斯克成功了,因为现在人家已经成功复用数百次了。在这条路线上,SpaceX在前面跑,美国的蓝色起源、中国的蓝箭、朱雀在后面猛追。
这就是典型的“0到1”思维:路线已经被验证成功,其他人先跟上去再说。
AI领域也是如此,ChatGPT把路线探明后,各种AI大模型在极短的时间里便如雨后春笋一般冒了出来。
但长征十号乙没有跟,它选择了一条全球没有人走过的路:网系回收。
具体来说,火箭一子级箭体上没有着陆腿,取而代之的是4个轻巧的系网钩。当一子级在大气层中经过气动减速和发动机反推减速后,海上回收船“领航者”号的支架上会展开横纵四根钢索,用最直接、最不绕弯子的方式稳稳地接住从天而降的火箭()。
换个更容易理解的说法就是:SpaceX的猎鹰9号,有点像是“鹞式”“F-35”这样的垂直起降飞机,只要有一块平地就能降落。而中国的长征10乙则像是“F-14”“歼-15”等双发舰载重型战斗机,需要阻拦索帮忙降落。
看上去,好像后者没有前者那么科幻,但这只是表面,两种路线分歧的本质其实是:面对可回收火箭这样一个难度系数极高的工程,其复杂性到底应该放在哪里。
选择了“支腿路线”的猎鹰九号,把复杂度放在了火箭本体上——支腿系统由碳纤维结构、液压装置、缓冲器等等组件构成,重量可达数吨。这多出来的数吨死重,意味着猎鹰9号对发动机的深度变推力能力要求极为苛刻。
猎鹰9号使用的梅林发动机,为了实现落地瞬间的精准悬停和推力调节,在设计和验证上付出了巨大代价。
而所有这些复杂性,每一次发射都要从地面一直背到太空边缘,再从太空边缘一路背回来。它们不产生任何有效载荷,只服务于回收这一个目的。
与之相反,网系回收的复杂性则在地面。
火箭本身没有那么多复杂的机构,只是多了几个舵面和四个钩子,剩下来数吨的载荷,不仅可以多装几个卫星,还能在返回时让姿态控制更敏捷,更意味着能安排更多的冗余以保证可靠性。
但代价也是明显的,陆地也好,海洋也罢,你需要修建一个巨大的钢铁框架,好让钢索能够在最后关头稳稳接住返回的火箭。
以这次大放异彩的“领航者”号来说,它的满载排水量达到2.5万吨,长度144米,宽50米,具备在6级海况下纹丝不动的惊人稳定性,还配备了各种用来回收火箭的阻拦装置与配套设施。
换个大家更容易理解的说法就是:SpaceX的猎鹰9号,有点像是“鹞式”“F-35”这样的垂直起降飞机,只要有一块平地就能降落。但代价是垂直起降飞机的结构往往极为复杂,死重过大,挤占了大量可用载荷。
而长征10乙则更像是传统的舰载战斗机,虽然无法垂直起落,需要搭载弹射器和阻拦索的航母才能起飞降落,但其性能毫无疑问是凌驾于垂直起降战斗机之上的。
算账的角度不一样,答案就不一样。
长征10乙的成功,不单纯是中国掌握可回收火箭技术这么简单,它真正的意义在于:中国走出了一条把复杂性放在地面,能够以更低成本实现可回收火箭的技术路线。
毕竟,哪怕不考虑史密斯专员的大手,歼-15的性价比,那也比F-35高多了。
更重要的是,支腿式也好,网系式也罢,在火箭姿态控制和导航制导这些核心技术上的积累,其实是相通的。网系回收和支腿回收,都需要解决高精度返回控制、大气层内气动减速、发动机多次启动和高空点火、复杂力热环境适应性这一系列共性问题。
而且,谁说搞了网系式就不能搞支腿式的?
成年人自然是要选择全都要,主打的就是一个饱和式研发。
蓝箭朱雀三号、航天八院长征十二号甲、中国商火长征十二号乙都在走支腿路线,各有各的试验节点。网系团队和支腿团队积累的导航、控制和防护数据,本质上可以互相输送养分。
这也就意味着:当网系方案在某些场景下被证明拥有更优的运力性价比时,后来者完全可以从支腿切到网系,技术基础是现成的。反过来也是如此,反正两条腿走路,想先迈哪个就先迈哪个。
“可回收”之后,是什么?
目前中国商业航天面临的最现实的矛盾,可以用三个字概括:星等箭。
现在中国搞卫星互联网的项目很多,国内很多城市,甚至三四线城市都有卫星工厂布局。
但问题是,这些卫星工厂的开工率,都不怎么样。
原因很简单:可回收火箭这一关没搞定,成本下不来,卫星工厂不敢把产能拉满——发射,是要讲究“倍率群发”的,假设一个轨道面需要部署三十多颗卫星,理想方案是一箭三十多星一次铺完,退而求其次是一箭十几颗分两次部署。
如果分好几次发射,那效率就会崩塌,经济性就算不过来了。
所以瓶颈就在于:中国必须赶紧拿下“可回收火箭”技术。
而今天,这个瓶颈终于迎来了破局点——长征10号乙在重复使用状态下的近地轨道运载能力不小于16吨。这个运力如果全部用来打低轨卫星,一箭带上二三十颗不成问题。
而火箭芯一级沿用长征十号甲载人火箭的一子级状态,意味着这套回收方案一旦跑通,从载人到货运的全系列都能共享复用成果,规模效应将进一步拉低成本。
更有想象空间的是,如今中国已经解决了火箭回收的问题,接下来聪明、勤劳的中国人又会整出什么样的大活儿呢?
咱祖祖辈辈就传下来一个心灵手巧,只要机会成熟,火箭价格被打成白菜价也根本不是什么天方夜谭。
现在,性感的技术验证段已经ok了,剩下的就是枯燥的商业经营了,后面部分的工作,就变成了制造、测试、调度、供应链管理和成本控制。
这才是中国人最舒适的领域。
对此,我很有信心,老局之前参加过一个航天行业的展会,算是开了眼界了:大到火箭发动机,小到火箭上的专用螺母,我们是有一整套完整供应链的,这里面不仅有国企,也有大量民营企业和初创企业。
当这种生态的力量被注入商业航天,一个可以预见的场景是:成本下降、产能溢出,然后走向海外。
非洲、东南亚、拉美,大量国家有通信、遥感和导航需求,但没有自主发射能力。过去他们买整星、租转发器、依赖外国的发射服务。
但当中国的可回收火箭,依托我们的工业体系,最后把发射单价拉到足够低,从卫星制造到发射入轨再到地面运营,一整套服务打包出口。
那么,这些市场的门槛将被踏平。而长征10号乙的网系回收方案,恰好在这种跨国商业服务场景下展现出了新的优点:回收船是移动的,不受陆地场坪的地理限制。理论上,只要有窗口,我们可以在全球任何一片海域部署回收,这为发射服务的“出海”提供了极大的灵活性。
当然,网系回收这套方案,或许也不是中国商业航天最终的答案,未来甚至可能会出现更极致的方案,比如直接去掉一切中间环节的“筷子夹”——用发射塔的机械臂在空中直接接住火箭。
只是,在今天这个时间节点上,长征10号乙用一次干净利落的回收告诉行业:
中国人最擅长的“小步快跑”,确实又跑出了坚实的一步。
结尾: 1到100的艺术
二十年前,美国宾夕法尼亚大学的GRASP实验室发明了四旋翼无人机,并搞出了震撼的多机编队飞行实验。随后,美国的风投资本闻风而至,培育出了像3D Robotics这样的明星创业公司。
然后故事的主角就变了。
因为大疆创新来了。
大疆并没有发明四旋翼无人机,但它做了一件更了不起的事:它整合了珠三角的电子制造业供应链——电池、电机、飞控、碳纤维模具、数控加工,你甚至都不需要走出深圳南山区。
就这样,大疆成功地把无人机从一个万元级别的极客玩具,做成了一个千元级别的消费电子产品,然后把这种东西扩散到全世界。
从航拍爱好者的小众工具,做成了农业植保、电力巡检、公共安全、影视制作的通用平台。
这种供应链密度带来的迭代速度和成本优势,是美国公司无法复制的。
美国人擅长“0到1”是因为美国有全球最成熟的风险投资体系,有鼓励颠覆性创新的文化,有一流的基础科研。
这是事实,我们也需要承认差距。SpaceX能诞生在美国,不是马斯克一个人的天才,而是NASA数十年技术积累的开放转移、硅谷风投资本对“疯狂想法”的高风险容忍度、以及一个允许私营企业颠覆传统军工采购体系的制度环境,三者共同作用的结果。
但商业航天的故事,本质上是去改变世界。
SpaceX很强,估值的确高的离谱,但它讲的故事,还是有点太遥远了——看看财务数据就知道了,SpaceX如今最大的收入来源,大头还是星链的收费(60%)。
仅仅靠火箭,是没有办法改造世界的。
一个技术被发明出来,和这个技术变成几十亿人用得起的基础服务,中间隔着的是一整个世界。
你需要庞大的市场、完整的产业链、持续降本的决心以及来自各行各业对太空的旺盛需求......总之,你需要一个强大的工业国才能完成它。