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鹿晗、阿里、ofo都上天了,要干嘛?
2019-01-24 17:30

鹿晗、阿里、ofo都上天了,要干嘛?

文章所属专栏 前沿技术情报所

“2018,真的好多公司忙着‘上天’啊!”——在对于各类公司信息极度敏感的媒体圈中,我不止一次听到这样的感叹。诸多公司、甚至是个人集中“放卫星”背后,是中国民营航天领域迎来的一波迅猛发展,全行业更是逆着创业寒冬,“下起了”融资雨。


而对于这一波集中性、爆发式的“放卫星”,也存在着不同的看法。有人说这是中国民营航天崛起的开始,也有人说这些放卫星就只是“放卫星”,这些上天的卫星约等于一个个太空垃圾。


究竟这其中哪些公司是真的想要用卫星打开新的市场?又有哪些公司只是想要看起来“高大上”,给自己的科技感加个分?唯一的办法,就是追根溯源,重新审视民营卫星的种种边界,与商业机会。


以下就是我们找到的一些重要答案,看完保证你不再被忽悠。(注:出于阅读体验的考虑,本文分为上下两篇。)


2018,是中国民营航天领域颇有建树的一年。


几家一线民营火箭公司,蓝箭航天、星际荣耀和零壹空间都完成了自己第一枚火箭的发射,虽然用的还是非自产的固体燃料火箭发动机,但好歹突破了“0”。民营卫星领域速度要更快一些:天仪研究院、珠海欧比特2018年已经分别将6、5颗卫星送上天,而九天微星也凭借物联网卫星星座“瓢虫系列”的首次“一箭七星”刷新了国内民营卫星的单次发射数量纪录。


值得一提的是,九天微星“瓢虫系列”由7颗小卫星组成。其中瓢虫二号、三号分别为猫王收音机星和华米星,瓢虫六号位天猫国际星,瓢虫七号则是与鹿晗工作室合作的一颗公益卫星。总之,噱头十足。


2018年上天的民营卫星统计(由《航天爱好者》提供)


根据国内网站《航天爱好者》为虎嗅整理的一份统计,2018年中国总计有34颗商业“微纳卫星”上天,相比去年增幅超过300%。


当然,航天领域的整体关注度提升,也是一个重要变化。这其中除了民营航天力量自我的努力之外,也与资本的流向强相关。尤其是在投融资寒冬的大背景下,航天赛道的热度更加耀目。无论是火箭还是卫星,航天赛道的国内创业公司在2018年基本都完成了最新的一轮融资,具体的融资金额从数千万到数亿元不等。


但如果只看产品和行业的商业化进度,民营卫星的进度还是要比火箭快上不少,极少数公司单2018年的营收已经突破5000万元,民营卫星领域商业化的曙光已经开始显现。


民营卫星为何会崛起?


放眼国际,航天无论在哪个国家都跟国家意志有很强相关性,卫星行业也包括其中。


美国“德尔塔2”运载火箭,第一级来自“雷神”弹道导弹(图自 wiki)


以火箭为例,很多国家的航天火箭和军用弹道导弹之间,都有说不清道不明的“血缘关系”(直到今天都是)。卫星也是一样,很多关键性的应用,都是为了满足军事用途打造的,随后才投入民用领域。


一个最好的例子就是GPS,也是目前全球应用最广泛的定位系统。虽然其定位能力被广泛民用,但是其归属还是美国空军,后者也不断花费巨资对GPS进行升级换代,因为这些卫星将会最终加强美国军事力量的打击能力。


2018年末上天的首颗GPS III卫星(图自 洛克希德马丁)


但这个代价是真的高昂:以前不久刚上天的GPS第三代卫星为例,外界预估其单颗造价就在2-3亿美元。如果再算上其1亿美元左右的上天费用(SpaceX的话比这个数字小、其他公司会多一些),总价就要3-4亿美元一颗了。按照现有GPS卫星24颗的星座(多颗卫星不同轨道,形成整体性的服务能力)规模,这将会是一个80亿美元左右的系统。


一方面投资数目庞大,但一方面导航大卫星作用巨大。这也是为啥在有了GPS星座的前提下中国、俄罗斯、欧洲仍要继续弄出自己的导航卫星系统(分别对应北斗、格洛纳斯、伽利略)。


中国“风云四号”气象卫星在高空监控台风(图自 中国气象局)


军用之外,卫星对于大规模的国家利益也相当重要,以气象卫星为例,它是目前大范围气象信息获取和预警的最佳通道。中国目前主要使用的5颗“风云”系列气象卫星,除了能承担气象预警,还能完成太阳黑子监测等一些附加功能。这些卫星,平时就直接归中国国家气象局管理。


还有就是通信广播卫星,他们的主要服务内容是卫星电视广播。地面上的用户只需要使用卫星天线朝向天空特定的方位角,就能直接收看上百个频道。目前中国境内主要使用的是“中星”、“亚太”系列通信广播卫星,是由中国航天集团旗下的“中国卫通(卫星通讯)”负责运营的。


以上这几种,都可以算作国家主导的民用卫星(国营民用)案例,他们一个关键的特征是——不以商业利益最大化为目标,而是向尽可能多的人普惠卫星的红利。


相对应的,在这个过程中,很多能为卫星技术优势付费的人的特殊需求,并没有真正得到满足。


以卫星遥感拍摄地球表面为例,在民营卫星进入之前,绕地轨道上其实并没有比较完善的卫星星座,所以需要等待卫星自己的轨道再次重复,这个时间在以前短则半个月,长着两个月,时效性几乎可以说是没有。而在全新一批民营卫星公司出现之后,这个时间间隔大幅缩短,直接缩短到了“全球24小时、少数区域小时级”的程度,全面提升的时效性不仅提升了数据的价值,也拓展出了一系列全新应用的空间。


在一系列难题中,在“高举高打”传统卫星应用市场里面“抢食”其实还算简单,更基础一些的问题其实更难:怎么造卫星?造什么样的卫星?怎么压低造卫星的成本?


因为传统航天业之所以“困难”,除了技术之外,庞大的研发制造资金、失败的可能性等等都是重要因素。虽然卫星上天进了轨道基本就能“躺着收钱”,但想要卫星能够在轨道上正常工作,你首先需要花一大笔钱。


卫星从外观上来看往往相当简陋,但绝大部分组件都是人工在机械的帮助下制造的,而且往往需要反复测试、实验,单个零件成本高昂。


这个过程中,首先是卫星的研发制造,传统卫星往往被归类为特种制造。整颗卫星往往都是从0特制的。大部分的关键配件都是极小批量生产出来的。这种模式下有个很大的弊端,零部件的制造也是需要前期投入的(制造所需的特定工具),小批量模式下无法像工业那样通过大批量生产来分散制造成本。


所以在民营卫星公司中,争取使用工业级零部件就成为了关键。这些工业级零部件通常距离航空要求不太远,但想要真正搭载到卫星当中,还需要额外的适用性测试。后者也成为了民营卫星公司所必须具备的能力之一。


卫星发射成本的计算则要简单不少,一来民营火箭的热潮让世界航天市场的运输价格不断下降。二个是民营卫星“个头”普遍很小,行业内对于重量更轻的卫星单位发射价格更高,但在乘以重量、体积之后,还是比大卫星便宜很多。


整体来看,民营航天的崛起在全球都是必然的趋势,但中国的确比国外要慢不少。


有趣的是,目前国内的民营航天公司主要是2015年前后成立,这种现象背后是国内航天相关政策的松绑。


2014年,国务院总理李克强提出了《中国制造2025》,这项政策的3个目标之一,就是“应对全球新一轮科技革命和产业变革所需”。在这项政策中还首次提及了应发展商业航天。


同年年底,国务院发布的《关于创新重点领域投融资机制,鼓励社会投资的指导意见》更是直接明确指出:“鼓励民间资本参与国家用空基础设施建,完善遥感卫星数据政策,鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星。”这对于中国的民营航天领域来说无异于一张“准生证”。


在接下来的3年里,更加详细的资料不断出台,进一步为中国国内民营航天的崛起铺平了道路。随着这些政策的颁布,中国传统的国营航天实力也开始对民营实力予支持,虽然这一类的支持并不像NASA直接用资金扶持美国民营航天那么直接。


中国“远望7号”测控船,图自 科技日报


首先就是卫星上天之后,地面上一系列的沟通点——测控站。先要让卫星尽可能长、各种空间位置都能处于工作状态,就必须在地面部署一个庞大的测控站体系,保持对卫星的控制和数据接收能力。形象点说,测控就是卫星的“风筝线”,连海面上都有必要设置相应测控点。


这样的环节显然不适合民营卫星公司来做。所以就目前而言,民营公司大多是直接将测控环节交给中国航天集团旗下的“中国航天测控”公司来完成。


中国的航天从业者中体制内占了大多数


另外一个关键点是人才,民营卫星公司中存在大量原来属于国家队的航天人。因为国家性的保密需求,很多公司的带头人虽然不能明确写出名字和个人信息,但你仍可以看到“科技部专家、多个型号总师,哈工大博士”这一类的介绍。不具名的民营航天从业者还向虎嗅表示:就他了解的情况而言,目前中国航天的几大官方机构对于关键性额技术人士担任民营公司顾问,基本都是默许的态度。


民营卫星的应用在哪里?


说完大环境,自然要再看看具体的应用,这一部分我们有必要结合卫星行业的整体大环境来看。


首先就是遥感,它实际就是利用卫星绕地球飞行,且轨道较高的特性,来一次性获取较大范围的地球表面或者宇宙的信息。但在国家主导的卫星领域中,最主要的只有两类:气象卫星和军用侦查卫星。


遥感卫星对地观测示意图


气象卫星主要拍天气要素,侦查卫星主要拍图像。气象卫星注定比较难商业化,一是卫星给出的数据相对比较大,并不足以准确预测特定地点的短时天气变化,后者主要还是由当地气象台结合卫星数据和气象雷达的数据给出。国内实际上也早有人直接用国家气象局公布的气象雷达数据,直接做出了人工智能的短时天气预报,卫星在这方面完全不占优。


紧接着就是侦查卫星,作为终极侦查办法的它实际上是美苏争霸时代的产物。有了它,你就好像有了一个高空的望远镜,想看哪里看哪里。在数次现代战争中,侦查卫星所提供的高清晰度图片都深刻影响了战局,例如美国在巴基斯坦斩首本·拉登。


但“看”自然不止能看到战争,你还能看到城市交通、你还能看到油田漏油、甚至是山火蔓延。在这种普通技术方式极难以全面审视局势的场景中,卫星遥感图往往能用上大用场。


Planet Labs的几位创始人,注意深灰色衣服拿着的卫星(对那个就是卫星)


以这个领域目前最成熟的Planet Labs(地球实验室)为例,其在2015年曾分享过一个自己的案例。他们的卫星在飞过美国加州上空的时候,发现了一片刚烧起来没多少的野火,10分钟以内图片就被直接发到当地消防机构的桌面上,后者瞬间对野火位置、蔓延方向、现场风向了如指掌。


目前Planet Labs能做到的是地球任何一个地点至少24小时拍到一次,部分地区拍摄间隔已经到了几小时的水平。与原先传统遥感卫星半个月乃至一个半月的数据更新速度相比,提升幅度不可谓不大,很多原来无法在遥感数据(图片等)体现的地球表面变化也终于开始显现。


2017年3月“鸽子”卫星拍摄到的印尼火山喷发


Planet Labs的卫星数据范例—北京大兴国际机场(新机场),基本每天都有卫星数据(不一定全覆盖)更新


Planet Labs官网上的大连造船厂卫星图(2018年9月),国产航母清晰可见


以国外创业公司Orbital Insight为例,他们就专门付费使用Planet Labs的图片进行数据分析。例如通过分析大量带有非固定油盖的储油罐,看他们的油盖目前到底是高还是低,进而估算出这个油罐中还剩多少石油。并且最终估算出目前市场上有多少石油能够直接投入市场。


其次是通信,相比遥感,通信的技术含量相对要更高一些,所以目前来说进展略微落后一些。


早在1999年,人们就已经通过卫星实现了南极到北极的通话


整体规划和推进较快的OneWeb和StarLink公司,截至目前仍未开始发射他们的通信卫星。尤其事前者,其卫星发射计划已经拖延了2年多。


按照目前的规划来看,通信方向大家的目标都是通过大批量的小型卫星、和它们之间的联网能力,最终再地球表面形成一个“超级基站群”,反过来提供互联网级别的通信、宽带服务网络。目前国内创业公司中银河航天就是这个方向,其公开的“天地融合5G”卫星星座计划已经有650颗。而中国航天科工集团牵头的低轨宽带通信卫星系统“虹云工程”,也计划在2022年前将156颗卫星送上天。


值得注意的是,这种网络使用对于用户端的设备是有需求的,你必须要有足够大的天线来接收来自卫星的信号,同时通信的能力大概率不如地面基站。


国际太空站中的科学实验舱段示意图


最后是其他方向,其他方向其实包含比较多的内容,主要特征是卫星不追求长时间在轨,关键的是能够到“太空”,他们所追求的实际上就是太空无重力、高辐射、极低温的物理特性。


例如目前国内民营卫星领域走在最前沿的空间实验,太空特殊环境下特别适合进行一些高精尖实验,因为无重力、温度稳定的天空完全可以视为完美的实验环境。相关的实验数据从太空传回地面之后,可以反过来对地球上的工业生产技术发展提供重要参考。


这一类的空间实验传统上都是在空间站中进行的,但是由于空间站平时任务繁多,所以能够在太空中进行的实验数目相当有限,而通过卫星进行太空实验,则只需要搭上运载火箭的便车即可,难易度上明显差一截。这也是为什么国内顶尖的理工科院校,很多都有自己的卫星制造能力。例如国防科技大学,在短短的5年里就已经发了10颗卫星。


(上篇完)

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