商业航天再加速,深度解析行业发展新趋势
商业航天是人类探索星辰大海的起点,也是新一代通信技术的基石。近年来,商业航天相关产业收到各级政府的高度重视,党中央及各部委陆续出台了《关于促进商业运载火箭规范有序发展的通知》,《关于“十四五”民用航天技术预先研究项目指南(第二批)发布的通告》。上海政府也发布了《上海市促进商业航天发展打造空间信息产业高地行动计划(2023-2025年)》,北京市政府办公厅正式印发《北京市加快商业航天创新发展行动方案(2024-2028年)》等,鼓励商业航天产业发展。随着航天产业的发展,商业航天作为战略性高科技新兴业态,已成为世界大国战略竞争和博弈的主要领域和主战场。
行业概况
(一)世界商业航天发展概况
世界航天的快速发展,源于20世纪的美苏冷战时期,纵观航天发展的历史,由于其高风险和高成本的特性,传统航天往往会采取比较保守的技术,以保证其较高的可靠性。同时,传统航天主要是由政府投资,旨在实现国家战略相关的太空活动,构成了传统航天在管理、效率、成本和技术等方面的发展瓶颈。在这样的背景下,商业航天应运而生。
随着冷战结束和航天技术的逐步成熟,世界航天开始从太空竞赛和太空军事化向全面推动社会经济发展和军民融合发展转型。冷战结束后到2006年前后,这一阶段美国的发展模式是纯粹的商业航天。即商业航天业务的组织是以私人投资的方式,通过完成政府、商业客户的订单来推动业务发展。2006年前后至今,模式进行了调整,转变为由政府提供支持促进商业航天企业发展的融合航天阶段。
由于波音和洛马的合资子公司联合发射联盟(ULA)形成了发射市场的垄断,为了消除垄断的影响,降低发射价格,美国政府决定扶植更多的商业航天公司发展,通过COTS(商业轨道运输服务)计划,以里程碑节点奖励的形式提供对商业航天企业的资金支持,在这一计划支持下,商业航天公司可以获得政策、技术、资金等方面的支持,但是研发成果仍为自己所有,这一政策充分激发了商业航天企业的积极性,在这一过程中SpaceX公司脱颖而出。随着SpaceX的发展,带来了更低成本的火箭发射服务,同时它通过高通量、电推进技术实现了卫星质量降低,低轨互联网星座使近地轨道任务发射的需求增多,美国、中国、俄罗斯、日本、欧洲等国家和地区的传统发射服务商纷纷启动商业火箭型号的研制任务。
商业航天是以盈利为主要目的、遵循市场机制的商业活动。随着冷战结束,大规模的航天竞赛也随之销声匿迹,通过商业化令航天行为实现可持续性发展将是未来人类航天活动进一步发展的关键,因此当前商业化航天的发展就是降低火箭发射成本的过程。低成本、大运力是商业航天时代发展趋势。民营企业主导商业发射,技术突破推动成本下降。从美国的商业航天经历中,我们发现当前运载火箭有两个大趋势,(1)低轨空间的发射由国家主导逐步转向民营企业运营如2022年美国一共进行75次LEO类型的火箭发射,全部由民营企业完成;(2)得益于火箭材料、燃料、结构的不断精进,企业能够以更低的成本将卫星发射入近地轨道,为商业火箭开拓了更宽广的市场。根据Center for Strategic and International Studies Aerospace Security Proiect数据,2008年Falcon1发射成本达12600美元每千克(以2021年价格水平计算),而2018年的Falcon Heavy就成功将成本降到1500美元每千克。
(二)中国商业航天发展历程
中国航天六十七年的发展,白手起家、筚路蓝缕,取得了今天举世瞩目的成就。从“两弹一星”到“神舟”载人,从“北斗”指路到“嫦娥”奔月、“天问”探火,从无人飞行到载人飞行,从舱内实验到太空行走,从太空短期停留到中长期驻留,中国航天事业一次次在太空中刷新中国高度。1970年4月24日,在酒泉卫星发射中心用长征一号火箭发射东方红一号卫星,是长征系列运载的第一次发射。中国长征系列火箭共有两个抓总研制单位,即中国运载火箭技术研究院(航天一院)和上海航天技术研究院(航天八院),都隶属于中国航天科技集团有限公司。根据《长征系列火箭400次发射回顾》(宋泽滨、蒋文梅),截至2021年年底长征20个型号中,一院研制的型号有15型,八院研制的型号有5型。
航天发射保持高增长,中国已成为世界航天增长主动力。2016年4月,习近平总书记在首个“中国航天日”指出“发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦”党的十八大以来,中国航天坚定道路自信,把科技自立自强作为航天事业发展的战略支撑在关键核心技术领域实现密集突破,我国航天强国建设正在阔步前行。根据航天科技集团发布的《中国航天科技活动蓝皮书(2022)》(简称《蓝皮书》),2022年中国的航天发射次数达64次,占据全球的34.4%,位居第二。同时《蓝皮书》预计2023年中国全年实施70次太空发射,而截至2023年10月21日,中国已经完成了48次航天发射,成功发射46次。
从保障国家战略安全、实施国家重大空间工程、承担基础科研项目等方面,中国商业航天无法在短期内追赶体制内航天六十多年的积累和沉淀。商业航天的优势,在于能够通过充分的竞争,带动行业整体技术水平的提高和成本的降低。受行业政策支持的鼓励,中国商业开始萌芽,市场主体、投资机构充分发挥主动性,在这一阶段商业火箭公司、商业卫星公司、商业测控公司等商业航天公司纷纷出现,并迎来快速发展。政策助力、企业发展、行业壮大形成良性循环。中国商业航天发端于2015年,到目前为止,已经形成初步生态,卫星制造、卫星运营、火箭研发生产和发射、地面测控、试验服务等产业均培育了一定数量的企业,各产业内从材料到零部组件制造装配到产品总装等上中下游各个环节均有企业参与。据不完全统计,截至2022年,国内已注册并有效经营的商业航天企业数量达到433家,分布在北京、广东、陕西、江苏、上海等省市。其中,商业运载火箭领域是商业航天中技术门槛最高、技术难度最大的一个环节。商业火箭公司各自技术路线、发展思路均有差异,但总的来说发展节奏与国外相比较快。
中国商业发射次数显著增多,民营企业共助商业火箭蓬勃发展。从2019年星际荣耀成功发射“双曲线一号”遥一运载火箭开始,中国民营公司在商业发射领域也迅速崭露头角。根据《中国航天科技活动蓝皮书(2022)》数据,2022年中国成功实施了21次商业发射服务,占中国总航天发射次数的32.81%,航天科技集团、航天科工集团、中科宇航、星河动力等各类机构均参与其中;根据我们的太空官方微信公众号,截至2023年9月11日,我国完成的42次火箭发射中,商业发射次数达到13次。
2023年11月20日,上海市印发《上海市促进商业航天发展打造空间信息产业高地行动计划(2023-2025年)》。计划提出,到2025年,形成从火箭、卫星、地面站到终端的全覆盖产业链。发展新一代中大型运载火箭、低成本高集成卫星、智能应用终端三大拳头产品。形成年产50发商业火箭、600颗商业卫星的批量化制造能力。新引进和培育10家商业航天重点企业,培育5家具备科创板上市条件的硬核企业,扶持一批民营“专精特新”优势企业,实现空间信息产业规模超2000亿元。这将进一步加强行业集聚效应。
2024年01月17日,北京市政府办公厅正式印发《北京市加快商业航天创新发展行动方案(2024-2028年)》,《行动方案》部署了攻关可重复使用火箭、加快卫星星座建设、创新产品示范应用、开展政策先行先试、搭建共性技术平台、集聚创新要素资源、深化产业空间布局、加强国际开放合作等八个方面共23条重点任务。
商业航天产业链分析
(一)航天产业构成
从产业构成来看,航天产业涵盖了五大方向,主要包括运载火箭、人造卫星、载人航天、深空探测以及空间站。其中,围绕运载火箭的商业活动主要有火箭研制、发射、过程测控以及发射保险;而与卫星相关的商业活动主要集中在卫星的应用领域,包括遥感、通信、导航和技术试验;载人航天的商业化包括近地轨道载人和货物运输服务,以及太空旅游;深空探测和空间站的商业化开发处于摸索阶段,目前围绕深空探测的商业活动有太空采矿及行星探测器的制造,也逐渐有民营企业参与到国际空间站的商业化开发中,未来或将实现太空居住、太空城市等。由于商业载人、深空探测、太空站等业务仍处于萌芽阶段,总体经济规模较小,而火箭发射和卫星产业占比较大。
▲商业航天覆盖产业及商业航天产业链
商业航天产业链由上游的火箭研发、卫星研发延伸到中游的载荷发射服务、地面设备服务等,下游借助卫星组网运营及获取的对地观测数据及资料应用于林业、农业、智慧城市等行业。
1.火箭
上游:零组件配套商,进行基础材料和元器件的生产,以及固体火箭的燃料装填与生产。从上游火箭箭体及发动机材料来看,火箭公司对零部件生产供应商环节的议价能力相对一般,制作材料则需考虑材料的采购类型。一般来说,航天器件的材料工艺级别分为工业级、军工级与宇航级三类,稳定性与材料费用依次递增。中游:火箭制造商及发射服务提供方,进行分系统研制,以及火箭总体的设计与总装。其中,动力系统中液体发动机的研制及有效使用将决定未来中游制造行业的定价权。下游:发射服务需求方,主要为卫星运营商和制造商。目前行业主要以承接有效载荷的订单为主要盈利模式,商业卫星订单和国家订单是商业火箭盈利的主要对象。未来随着不同企业的差异化战略,军贸订单、载人发射及空间站运输都会成为潜在的盈利点。
2.卫星卫星
产业链包括卫星制造、卫星发射、卫星运营服务和地面设备制造四个部分。其中,卫星制造和发射服务处于产业链上游,为卫星应用提供空间基础设施。地面设备制造和卫星运营服务则处于产业链中下游,面向系统支持与终端应用。卫星制造业:卫星制造业包括卫星制造以及部组件和分系统制造。卫星发射业:发射服务业包括发射服务和运载火箭服务。卫星运营服务业:卫星服务业包括大众消费通信服务、卫星固定通信服务、卫星移动通信服务、遥感服务和航天飞行管理服务。其中,大众消费通信服务包括卫星电视业务、卫星音频广播业务和卫星宽带业务;卫星固定通信服务包括转发器租赁协议和管理网络服务;卫星移动通信服务包括移动数据业务和移动话音业务。地面设备制造业:地面设备制造业包括网络设备和大众消费设备。其中,网络设备主要包括信关站、控制站和甚小孔径终端(VSAT);大众消费设备主要包括卫星直播业务(DBS)接收天线、卫星移动终端(包括卫星电话)、数字音频广播服务(DARS)设备和GPS终端设备的芯片及其组合件。
图:卫星及应用产业链
商业运载火箭研制及发射处于商业航天产业链中游,是连接上游卫星制造和下游卫星应用的桥梁,是卫星进入空间、形成在轨服务能力的基础。商业运载火箭公司在卫星发射中地位至关重要,主要负责商业发射任务承揽、发射任务分析、火箭研制生产、运载火箭技术接口协调、发射场任务协调等工作。
(二)运载火箭简介
运载火箭是将有效载荷送入预定轨道的航天运输工具。火箭用途分类主要包含运载火箭及探空火箭两种,而在航天产业中得到较多应用的是运载火箭。尽管最早的运载火箭大力神二号技术来源于洲际导弹,但在任务目标、气动布局、结构与规模上存在一定区别。运载火箭一般由2~4级火箭组成,每级火箭包含有箭体结构、推进系统、控制系统,以及飞行测量及安全系统、附加系统等箭上辅助结构。
化学动力火箭是火箭能源的主流,现阶段发射以中小型火箭为主。按能源动力分类火箭可分为化学火箭和新能源火箭,其中化学火箭又可分为固体火箭、液体火箭和固液混合火箭三类,新能源火箭包括电火箭、核能火箭、太阳能火箭等。尽管随着航天科技的发展,各国都在试验新能源火箭动力,但化学燃料火箭仍然是当前动力技术主流。按照近地轨道运载能力,火箭又可分为大、中、小及重型运载火箭。目前我国承担航天运输服务的大型火箭为长征五号系列,用于探月工程的长征九号尚未实现首飞,现阶段的发射任务仍然以中小型火箭为主。
作为一种进入太空的主要运载工具,运载火箭是各国家保持太空优势的关键环节之一,其技术水平代表了一个国家自主进入太空的能力。运载火箭的组成主要是三大系统,包括结构系统(又称箭体结构)、动力系统(又称推进系统)和控制系统。无论固体运载火箭还是液体运载火箭,无论单级运载火箭还是多级运载火箭,主系统的可靠与否,将直接影响运载火箭飞行的成败。
(1)火箭箭体功能是将箭上各分系统,如有效载荷、控制系统、动力系统和测量系统等连成一个整体,并容纳推进剂,为其提供可靠工作的环境。箭体结构是将运载火箭各系统组合在一起形成一个完整的整体。液体运载火箭的箭体主要由推进剂贮箱、仪器舱、推力结构、尾段和尾翼、有效载荷整流罩等组件组成。对固体运载火箭而言,其箭体结构除了没有推进剂贮箱、箱间段和发动机架外,其他与液体运载火箭的箭体结构基本相同。其中,固体燃料火箭发动机的壳体常常作为箭体承力结构的一部分。在箭体结构的组成中,还包括一些机构,最常见的机构是分离机构。
(2)动力装置系统是推动运载火箭飞行、并获得一定速度的装置。对液体火箭来说,动力装置系统由推进剂输送、增压系统和液体火箭发动机两大部分组成。固体火箭的动力装置系统主要部分就是固体火箭发动机推进剂直接装在发动机的燃烧室壳体内。运载火箭主发动机是运载火箭的核心部件,技术复杂,成本高昂,根据《商业运载火箭主发动机技术发展现状分析与展望》(朱仰招),发动机占火箭整体成本的30%~50%。
(3)制导与控制系统是用来控制运载火箭沿预定轨道正常可靠飞行的部分,是火箭在飞向目标过程中,导引和控制火箭按选定的导引规律调整飞行路线,导向目标所需全部装置(包括硬件和软件)。控制系统由制导和导航系统、姿态控制系统、电源供配电和时序控制系统三大部分组成。
(三)市场规模
在卫星互联网建设驱动下,低轨互联网卫星的发射需求将是一段时期内中国商业火箭市场的主要需求来源。卫星互联网在全球覆盖、6G通信、特种通信等方面具有重要的战略价值,正成为全球竞争的“新战场”。
随着2021年中国卫星网络集团有限公司成立,我国卫星互联网事业进入高质量发展阶段。根据国际电信联盟(ITU)官网信息披露,中国星网公司共申请计划发射的卫星总数量12992颗。2022年10月,星网公司通信卫星01/02招标结果公示,后续卫星的招标和发射有望加速。2023年7月9日我国卫星互联网技术试验卫星成功发射,标志着我国已推进低轨卫星互联网的网络建设,卫星互联网产业迎来快速发展阶段。当前商业火箭发射主要由巨型星座建设驱动,根据中信证券预测2018-2027年SpaceX对应火箭发射市场达317亿美元。参考SpaceX的发展历程,我们预计未来十年中国商业火箭核心受益于卫星星座建设,市场空间将达千亿规模。火箭产业链是一个复杂的系统工程,呈现出国家队主导格局,但近年来产业链中上游民营企业参与度显著提升。
随着2021年中国卫星网络集团有限公司成立,我国卫星互联网事业进入高质量发展阶段。根据国际电信联中国商业航天运力尚且薄弱,亟待提升以满足星座建设。近年来我国航天发射活动次数迅速增长,但实际运载能力方面相较美国仍有差距。单发火箭LEO运力方面,SpaceX猎鹰九号火箭达到22.8吨,重型猎鹰火箭运力高达63.8吨;相比之下,中国运力最大的长征五号火箭运力为25吨,而当前已发射的民营商业火箭运力均值仅为0.5吨左右,远不及猎鹰火箭系列。整体运力方面,根据航天科技集团发布的《中国航天科技活动蓝皮书》统计,2022年我国研制发射188个航天器,总质量197.21吨,而美国研制发射了2067个航天器,总质量716.44吨。中国需要依靠民营火箭公司的灵活发展优势,以及整体火箭数量的补偿式发展,来满足未来大规模星座建设需求。除卫星发射外,商业火箭还有空间站货运、亚轨道飞行及太空旅游等市场需求。
1.空间站补给
2022年我国空间站全面建成,空间站建造完成后,进入常态化运营阶段。随着空间站进入常态化运营阶段,未来上下行的空间站载人、货运任务需求将显著增加。类似NASA的COTS计划,国内的商业轨道载人或货物运输服务需求将逐步释放,中国商业发射企业将大概率获得相应订单,并从中获取商业价值。2023年5月16日,中国载人航天办公室面向全社会发布公告,征集空间站低成本货物运输系统总体方案,代表我国空间站货运任务向民营企业正式开放。
2.亚轨道飞行、太空旅游
马斯克称,SpaceX的新型火箭星舰(Starship)时速最高可达2.9万公里,可以利用它在一个小时内到达地球上的任何一个地方。按这个速度计算,从美国纽约到上海大概只需要39分钟。此外,还有Blue Origin、Masten Space、Virgin Galactic等公司先后发布载人/非载人的亚轨道飞行计划。载人票价约在7.5-25万美元不等。Virgin Galactic、Blue Origin以及SpaceX均已开展了多次载人飞行,Blue Origin已经开展多次亚轨道载人飞行,SpaceX则已经开展了商业的轨道载人飞行。亚轨道旅行、轨道飞行已经不算遥远。目前能够提供亚轨道飞行服务的美国公司如下表:
(四)行业发展趋势
1.低成本、大运力是商业运载火箭的主要追求
商业航天是以盈利为主要目的、遵循市场机制的商业活动。冷战时代美苏两超级大国取得的航天成就完全是不计代价的,其政治意义大于经济意义,故而这样的航天活动也是不可持续的。随着冷战结束,大规模的航天竞赛也随之销声匿迹,通过商业化令航天行为实现可持续性发展将是未来人类航天活动进一步发展的关键,因此当前商业化航天的发展就是降低火箭发射成本的过程。
2.火箭可回收是重要降本途径
设备价值在一二级火箭占比高,可回收是长期降本路线。不同火箭依据各自的设计其成本分布有所区别,但硬件设备在单个火箭占比都较高。以ULA公司的Altas V-401型火箭为例,根据Launch Vehicle Recovery and Reuse(Mohamed M.Ragab),如果将发射过程中人力成本、基础设施成本、测控成本等项目剔除,其一级火箭中,发动机成本占据了总成本的54.20%,箭体结构占了23.60%,推进剂仅占0.70%;而在二级火箭中,二级发动机、箭体机构和电气设备所占的比重均为28%左右,推进剂占比仅有0.20%。总体来说二级火箭均呈现硬件成本占比高、推进剂占比低的特点。若在实现可回收的条件下,火箭可重复使用的次数足够多,那么硬件成本分摊到单次发射的成本将会明显下降。
SpaceX通过回收实现单次降本70%,可回收降本路径得到验证。SpaceX的猎鹰9号火箭是商业航天时代可回收技术的代表,用了不到10年的时间实现了从首飞到一级回收、一级复用、整流罩回收和整流罩复用。全新火箭的成本在5000万美元,而在回收一级和整流罩后的复用火箭的单次发射成本仅在1500万美元,仅为全新火箭成本的30%,即使考虑到重复使用次数的限制,可回收路径依旧可以实现有效降低火箭成本。未来随着SpaceX探索火箭二级的可回收技术,未来火箭单次的发射成本将会进一步下降。
3.垂直回收是目前已被证明具备工程可实现性及商业价值的回收方式
SpaceX成立最初就开始研发垂直着陆技术实现火箭可回收。猎鹰9号火箭由两节助推器组成,两节均装备Merlin 1D发动机,使用三乙基铝-三乙基确烷(TEA-TEB)的自燃混合物作为点火剂,一级助推器包含9台发动机,二级则包含一台Merlin 1D真空型号发动机。一级助推器将火箭主体推入合适高度后便会分离,随后通过发动机重新点火返回接驳台,从而完成火箭回收。2015年,SpaceX首次成功将一级火箭垂直降落到海上平台上,标志着火箭回收技术的重大突破;2019年8月6日,整流罩回收船“Ms.Tree”成功接到了猎鹰9号的整流罩,标志着SpaceX向全箭回收迈出重要一步。目前下一代新研液体火箭,均采用了类似猎鹰9号的构型布局,且均选用了液氧甲烷推进剂。
4.液体燃料火箭发动机中液氧甲烷可重复使用方面优势更大
细化到商业运载火箭研制与发射领域,商业运载火箭未来发展趋势为无毒无污染、快速响应、低成本、高可靠等特征,具体而言即新型环保燃料的运载火箭可回收及重复使用技术。综合对比来看,液氧甲烷发动机优势突出,更适合商业航天需求。液氧甲烷火箭发动机对比偏二甲肼等常规推进剂燃料,无毒、环境友好;对比液氧煤油发动机,液氧甲烷比冲更高、不易结焦,使得发动机复用变得更加现实;虽然液氧液氢比冲最高,但氢燃料相对价格贵,液氧甲烷密度是其6倍、成本只有不到液氢1/30。商业航天需要在成本和性能之间获取平衡,液氧甲烷发动机将是商业趋势。居高不下的发射成本,是制约航天工业发展的重要因素。可回收火箭可将一级火箭包括发动机在内的大部分高价值设备回收,经过维修后重新加注燃料即可再次使用,大大降低了火箭发射成本。此外,由于一级火箭可回收再利用,无需重新制造,且其回收过程中损耗较小,修复速度较快,使得可回收一级火箭能够快速再次发射,提升发射频率。
竞争格局
(一)全球火箭发射市场格局
航天技术是一个国家经济与科技实力的综合反映,其进入的技术及资金壁垒非常高,全球拥有航天技术完全自主知识产权的只有3个国家。中国的航天技术仅次于美国和俄罗斯,拥有独立自主的研发技术,航天实力雄厚。目前,国家对年均发射次数没有数量管制,目前每年次数相对稳定是由于取决于体制内能力、风险和竞争力不足等问题造成。商业火箭发射次数预计会根据企业成本、规划等问题遵循市场化进行变动,如果发射成本降低、发射能力提升,在合法合规的范围内,国家不会进行次数的限制。
由上表可知,全球火箭发射主要以中国、美国及俄罗斯为主。2021年全球航天产业总收入为3700亿美元。随着芯片及其他电子设备技术的不断提高,卫星向着小型化、模块化、集成化方向发展,其体积减小、成本大幅降低;加之发射服务的迅速商业化,发射卫星的成本迅速降低。近些年,500kg以下的卫星技术迅速发展,使大量民营企业/创业企业加入卫星市场。全球航天产业正从千亿美元级向万亿美元级迅速发展。而火箭作为卫星布局的最重要的一环,需求量亦逐步增大。
(二)各国主要商业航天企业情况
美国在卫星制造、火箭发射领域的技术研发实力与服务能力领先全球,以Spacex、蓝色起源、轨道科学为代表的公司具有从设计、制造验证到发射、运营的能力,使得政府、军方、科研机构等用户从市场购买发射服务的成本显著降低。1.SpaceX:全球领先的商业火箭公司,垂直整合商业航天产业链SpaceX由埃隆·马斯克(Elon Musk)于2002年成立,主要业务为火箭发动机、航天飞船、火箭与卫星的研制及提供发射服务。目前,主要的运载火箭有猎鹰9(Falcon 9),重型猎鹰(Falcon Heavy);火箭发动机有梅林(Merlin 1D)及正在研制的猛禽(Raptor)。卫星方面,已规划Starlink低轨卫星星座,SpaceX自成立以来,不断改写人类探索太空的历史,其最大特色与创新之处在于实现火箭的可回收与可复用,并极大降低发射成本。
▲2023年SpaceX发射任务
1.Blue Origin:从“亚轨道”向“轨道”进军,在发动机领域较为领先Blue Origin由亚马逊公司创始人杰夫·贝佐斯Jeff Bezos)于2000年9月创立。目前,公司主要产品包括亚轨道火箭New Shepard、火箭(New Glenn)及火箭发动机BE4 2014年开始向近地轨道空间发展。2015年公司成功完成发射并回收New Shepard亚轨道火箭。目前公司正在研制推力更大的New Glenn运载火箭,并与欧洲通信卫星公司等签署了多项商业卫星发射合同。
2.Rocket Lab:快速发展的小型运载火箭公司Rocket Lab在2006年成立于新西兰,2013年公司注册地及总部改至美国。目前公司拥有小型运载火箭Electron,于2017年实现首飞2018年完成3次发射任务、2019年完成6次发射任务。根据官网披露,下游客户除了商业卫星公司之外,还包括美国NASA、NRO、DARPA等机构。
3.ULA:美国传统火箭发射公司美国联合发射联盟(United Launch Alliance,ULA)由洛克希德·马丁公司和波音公司各出资50%成立于2006年12月,主要客户有NASA、美国军方、商业卫星公司等。成立初期,联合发射联盟是美国政府及国防唯一的航天发射服务商,平均每个月执行一次发射任务。2014年,公司开始进行人员及架构调整,以降低发射成本,应对商业市场竞争。
4.Virgin Orbit:小型运载火箭公司Virgin Group(维珍集团)下拥有专注小型火箭的Virgin Orbit,该公司于2017年从Virgin Galactic维珍银河分离出来,专注于开发自己的商业运载火箭。5.Arianespace:欧洲老牌发射服务提供商Arianespace成立于1980年,总部位于法国,是世界上首家商业发射服务提供商,在全球运载火箭市场占据主导优势。专门从事火箭生产、经营及发射业务,拥有世界领先的发射火箭阿里安5号(Ariane5)。阿里安5号定位于商业发射市场和近地轨道开发利用。
(三)中国航天国家队及商业航天企业情况
商业航天百花齐放,多元竟争格局形成。当前我国商业航天格局呈现出国家队主导民营企业相继进入的行业格局。国家队以航天科技、航天科工两大集团为主,在固体燃料发射场、客户资源等方面具有明显优势。民营公司凭借自身灵活优势近年来取得不断进展其中星际荣耀、蓝箭航天、星河动力、天兵科技、东方空间等以整箭生产为主,而九州云箭等专注于生产火箭发动机。中科宇航和科工火箭采用混合制,其中中科宇航依托中科科学院,科工火箭依托航天科工集团,均实现固体火箭技术完善且多次发射。
1.国家队
(1) 航天科技
中国航天科技集团有限公司是我国航天科技工业的主导力量,国家首批创新型企业,辖有1个创新院、8个大型科研生产联合体、9家专业公司及若干直属单位,拥有15家境内外上市公司。主要从事运载火箭、各类卫星、载人飞船、货运飞船、深空探测器、空间站等宇航产品和战略、战术导弹武器系统的研究、设计、生产、试验和发射服务。科研生产基地遍及北京、上海、天津、西安、成都、香港、深圳等地。。航天科技是拥有“神舟”、“长征”等著名品牌和自主知识产权、主业突出、自主创新能力强、核心竞争力强的特大型国有企业。中国长征火箭有限公司的前身是成立于1998年的中国亚太移动通信卫星有限责任公司,是中国航天科技集团公司旗下中国运载火箭技术研究院的子公司。2016年5月,“中国亚太移动通信卫星有限责任公司”更名为“中国长征火箭有限公司”。2016年10月19日,中国长征火箭有限公司(以下简称“中国长征火箭公司”)在北京正式揭牌,并举行战略发布会。中国长征火箭公司将推出面向商业市场的空间发射服务,并提供从搭载发射到卫星组网的全套系统解决方案。
(2) 航天科工
中国航天科工集团有限公司(简称中国航天科工)是我国航天事业和国防科技工业的中坚力量,航天强国建设和国防武器装备建设的主力军,中国工业信息化发展的领军企业。中国航天科工集团有限公司总部位于北京,现辖属23家二级企业,控股7家上市公司,企事业单位500余户。中国航天科工构建了固体运载火箭及空间技术产品等航天产业自主开发与研制生产体系。自主创新研制的数十项技术产品护航“神舟”飞天、“天宫”对接、“嫦娥”探月、“北斗”组网、“天问”探火、“空间站”建造,有力保障了一系列国家重大工程任务的圆满完成。大力推进实施民用航天、商业航天项目,促进快舟火箭系列化、型谱化发展;成功发射天鲲一号卫星、低轨宽带通信技术验证星、行云二号01/02星并实现在轨稳定运行,航天器平台研制、星座系统建设能力逐步增强,积极拓展以北斗应用为代表的卫星通信、导航、遥感应用,卫星应用产业规模持续壮大。
2.混合制
(1) 科工火箭
科工火箭成立于2016年2月,是航天科工四院为顺应国家军民融合战略,抢抓市场发展机遇而成立的国内首家专业提供商业航天发射服务的公司,填补了中国固体运载火箭商业化的空白。2023年3月,快舟一号甲周体运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空以“一箭四星”方式,将中国航天科工所属系统公司研制的遥感探测卫星天目一号气象星座03-06星送入预定轨道,并于同年7月将天目一号气象星座07-10星送入预定轨道。
(2) 中科宇航
中科宇航于2018年创立,是国内首家混合所有制商业航天火箭企业,覆盖了系列化运载火箭研发、定制化宇航发射、亚轨道太空旅游等业务范围。公司下属公司有北京中和宇航技术有限公司、中科宇航(广州》装备工业有限公司、西安中科宇航动力技术有限公司等三家全资子公司。2023年6月,中科宇航成功发射力箭一号遥二运载火箭,将26颗卫星送入轨道,创下了我国一箭多星发射的新纪录:2023年10月,中科宇航中型液体运载火箭力箭二号使用的80L碳纤维复合高压气瓶完成了验收级和鉴定级振动试验。
3.民营商业航天
(1) 蓝箭航天
蓝箭航天于2015年成立,是国内领先的航天运输系统创建及运营的商业公司。蓝箭航天以国家战略为指引,以市场需求为导向,致力于研制以液氧甲烷作为推进剂的中大型运载火箭系列产品。公司自主建立了北京研发中心、西安研发分中心、湖州热试车中心智能制造基地、智能制造工厂,形成全国范围内的基础设施战略布局,覆盖民营商业运载火箭从设计研发、试验检测到总装生产的全流程研制体系与研制能力。2018年10月,国内首枚由其研发的民营运载火箭朱雀一号完成首飞;2019年“天鹊”(TQ-12)80吨液氧甲烷发动机试车圆满成功,标志着中国民营航天企业大推力液体火箭发动机产品“零的突破”,2023年7月12日,蓝箭航天研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭发射成功,成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭。
(2) 星际荣耀
星际荣耀成立于2016年10月,同时布局固体、液体火箭的研发。以拓展人类生存空间为使命,致力于研发优秀的商业运载火箭并提供系统性的发射解决方案,服务于国内外商业卫星客户,为全球商业航天客户提供高效、优质、高性价比的发射服务。星际荣耀在2019年7月25日即实现公破双曲线一号运载火箭首飞并精确入轨,成为国内首家实现入轨的民营商业运载火箭公司,也标志着中国成为继美国之后,世界上第二个拥有入轨发射能力的民营企业的国家。2023年11月2日,双曲线二号验证火箭(SQX-2Y)圆满完成垂直起降飞行试验,是国内首次开展液体火箭全尺寸一子级的垂直起降与重复使用飞行试验。此次飞行试验的成功,也使星际荣耀成为国内首家、全球第三家实现子级回收的运载火箭公司。星际荣耀整箭产品分为探空火箭和运载火箭两类:探空火箭中成熟产品有固体亚轨道探空SQX-1Z、在研产品有液体亚轨道探空火箭SQX-2Y;运载火箭中成熟产品有小型固体运载火箭SQX-1、在研和规划的产品有可重复使用中大型液体运载火箭SQX-3系列。
(3) 星河动力
星河动力成立于2018年2月,是主要从事低成本商业航天发射业务的民营航天公司。公司致力于研发下一代可重复使用的商业运载火箭,为国内外小卫星发射市场提供低成本高可靠、快响应的进入太空系统化解决方案。2020年11月,成功发射谷神星一号运载火箭,是中国民营商业火箭首次进入500km太阳同步轨道,2021年12月7日,谷神星号遥二运载火箭成功实现一箭五星发射,成为中国首家连续成功发射入轨的民营企业;2022年3月50吨级液氧煤油火箭发动机首次全系统试车成功,2023年9月5日,谷神星一号海遥一运载火箭成功实现一箭四星发射,成为中国首家民营商业航天公司海上成功发射入轨的民营企业。
(4) 天兵科技
天兵科技于2015年成立,是我国商业航天领域领先开展新一代液体火箭发动机及中大型液体运载火箭研制的高新技术企业。公司以北京火箭研发中心、西安动力研发中心郑州综合试验中心和张家港智能制造基地为战略起点,着力形成“三机两箭”的产品发展战略布局,“三大中心五大平台”的航天智造体系,“立足长三角辐射全国”的供应链体系以及“立足全中国面向全世界”的发射市场网络。2023年4月,天兵科技天龙二号首飞成功,是我国首次实现箭体产品大规模重复使用,对未来发展完全重复使用运载火箭具有开创意义。
(5) 东方空间
东方空间成立于2020年,主营业务太空运输,是一家运载火箭和新型空天运输工具设计制造服务公司。公司通过研发“引力”系列运载火箭,打造一次性使用、可回收重复使用和载人飞行等系列化、多样化、航班化的空天运输产品,快速形成低成本、规模化、便捷化的发射服务能力。2023年东方空间在东方航天港自主设计和组织实施了两次“引力-1号”运载火箭助推分离试验,是国内首次商业航天助推分离试验,两次试验均取得圆满成功,预计于2023年12月在海上发射全球最大周体运载火箭“引力-1号”。
(6) 九州云箭
九州云箭成立于2017年10月,是集液体动力系统设计研发、装配测试、配套飞行全流程服务为一体的国家高新技术企业。公司在液体火箭发动机领域,拥有整建制的、经验丰富而具有创造力的一流人才队伍,为客户提供安全、可靠、低成本的液体火箭发动机产品,火箭动力系统整体解决方案,以及基于低温液体火箭发动机技术衍生出的超低温、高压泵阀产品。2023年7月,公司自主研发的龙云发动机完成首轮可靠性热试车考核。