淺談商業(yè)航天發(fā)射成本：“刷一枚火箭”到底多貴

在人類征服太空進程中,商業(yè)航天愈發(fā)被視為重要力量。

世界范圍看,美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)占據(jù)全美發(fā)射市場的大半壁江山,計劃2024年完成144次飛行,實現(xiàn)每2.8天發(fā)射一次,達到“壟斷級”領(lǐng)先。在中國,受《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃(2015—2025年)》政策鼓勵,商業(yè)航天經(jīng)歷7年“磨煉”,同樣發(fā)展快速。據(jù)統(tǒng)計,2023 年已執(zhí)行的 53 次航天發(fā)射任務(wù)中,商業(yè)運載火箭執(zhí)行了 近10次,呈飛速發(fā)展趨勢。

商業(yè)航天“駛?cè)搿笨燔嚨?重要動力源自商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用需求的爆發(fā)式增長。以遙感和通信衛(wèi)星為主流的中低軌衛(wèi)星星座建設(shè),已經(jīng)被視為能夠帶來巨大經(jīng)濟和社會價值的“太空金礦”,日益受到各國和商業(yè)太空公司的關(guān)注。正如SpaceX“星鏈計劃”對于通信服務(wù)的顛覆,華為mate60系列衛(wèi)星電話,對于手機功能擴展的“遙遙領(lǐng)先”。

從商業(yè)角度來看商業(yè)航天火箭,首先是運載火箭要安全可靠,能夠確保衛(wèi)星入軌,不能“打水漂”;而另外一個重要因素則是發(fā)射成本必須可控,畢竟經(jīng)濟利益永遠是商業(yè)行為的底層邏輯。一個衛(wèi)星星座建設(shè)的成本約50%都是火箭發(fā)射成本,發(fā)射一顆衛(wèi)星的價格,甚至可能比研制一顆衛(wèi)星的價格還貴。

那么當前商業(yè)航天經(jīng)濟賬怎么算,“刷一枚火箭”到底有多貴?

透視商業(yè)航天“帶貨”成本

在全球發(fā)射市場,想要太空“帶貨”,需要那么“億點點”實力。

運載火箭的商業(yè)本質(zhì)是太空物流,收費也與物流行業(yè)類似,按運送重量每公斤收費,要發(fā)的衛(wèi)星多,還可以直接包整箭。所以決定一只火箭售價最主要的因素是火箭的運載能力,根據(jù)火箭運載能力大小不同,每個火箭的整箭價格也不同。因此,國內(nèi)外航天界將運載火箭單位載荷價格作為關(guān)鍵性價比指標,即發(fā)射一公斤載荷所需費用,作為核心成本計算和對比依據(jù)。

表1 國外主流運載火箭發(fā)射服務(wù)價格匯總表

注:本表格數(shù)據(jù)來源于《中國航天》整理的中國長城工業(yè)集團有限公司和北京航天長征科技信息研究所,此外均選取各自火箭對應(yīng)其發(fā)射場的最大運載能力進行分析。

從上述發(fā)射價格表格中可以看到的規(guī)律是:一是運載能力大的火箭可以攤薄單位發(fā)射成本,中大型運載火箭是市場的主力;二是“可回收技術(shù)”能夠進一步降低火箭發(fā)射成本。

影響火箭發(fā)射價格的,除了火箭自身的生產(chǎn)成本外,還包括火箭運輸、發(fā)射場租、測控等費用。因此,降低火箭發(fā)射成本也是一個“系統(tǒng)工程”:除了提升火箭工業(yè)化批量制造水平,讓火箭從“工藝品”變成“工業(yè)品”之外,還需合理布局火箭從生產(chǎn)到發(fā)射的流線,提高經(jīng)濟性。

事實上,國內(nèi)商業(yè)航天企業(yè)已經(jīng)開始圍繞“箭體降本、運載降本、發(fā)射降本”等目標,積極提升中國商業(yè)航天高性價比發(fā)射能力,以此推動航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展、助力建設(shè)航天強國。

中國自己的商業(yè)航天經(jīng)濟賬

在如何實現(xiàn)商業(yè)航天發(fā)射降本這一問題上,國內(nèi)的商業(yè)航天企業(yè)很早就開始未雨綢繆,拿出了不同解決方案。為此,東方空間副總師表示,要提升火箭發(fā)射的經(jīng)濟效益,不能只是系統(tǒng)局部的降本,而是在整個發(fā)射任務(wù)階段都能降低支出。

以東方空間為例,在面向未來衛(wèi)星客戶大規(guī)模組網(wǎng)需求時,從火箭設(shè)計、生產(chǎn)、貯存、發(fā)射實施等環(huán)節(jié),給出了多項有針對性的解決方案,形成“引力”系列獨有的一站式便捷發(fā)射體系,讓發(fā)射任務(wù)的經(jīng)濟性得到充分保障。

如東方空間引力一號中型運載火箭,在設(shè)計時瞄準近地軌道運載能力6.5噸,通過大運載能力實現(xiàn)了規(guī)模效益,攤薄了單位發(fā)射成本,較以往小型運載火箭降低50%以上。此外,東方空間還在研制引力二號中大型運載火箭,運載能力將高達17噸,進一步將成本降低至SpaceX水平。國內(nèi)商業(yè)航天在降成本的路徑上踏實而有穩(wěn)健的邁進。

另外,依托東方航天港、東方空間火箭總裝集成測試中心及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施,可實現(xiàn)“出廠即進場”,水平總裝廠房、垂直總裝廠房、登船港口距離僅約5公里,這意味著以往火箭轉(zhuǎn)運幾百公里甚至上千公里的距離被急劇縮短,將以往長達2周的轉(zhuǎn)運過程縮短到1天即可,極大的減少了物流時間、物流成本、箭體包裝及恢復時間,發(fā)射經(jīng)濟型進一步提升。

同時,東方空間采用海上發(fā)射模式,依托我國海工裝備制造基礎(chǔ)卓越,發(fā)射船資源相對豐富,采用租賃形式執(zhí)行發(fā)射任務(wù),在平常無發(fā)射任務(wù)時可進行海上風機、貨物的運輸,高效利用資源。

在可預見的未來,通過一站式便捷發(fā)射體系的建立,中國商業(yè)航天企業(yè)必將拿出更為經(jīng)濟性的商業(yè)航天發(fā)射方案,達成運力兩端的雙贏局面,真正實現(xiàn)商業(yè)火箭常態(tài)化發(fā)展,讓無數(shù)航天夢想都能觸手可及不僅是預期,更是一個即將到來的現(xiàn)實,有力加速中國在太空領(lǐng)域的探索步伐。