去搜搜
头像
民营“卫星潮”来袭,其中多少伪命题?
2019-01-30 20:17

民营“卫星潮”来袭,其中多少伪命题?

文章所属专栏 前沿技术情报所

大约1年前,冯仑花500万发射了一颗私人卫星。


最初,冯仑在介绍对这颗卫星的功能设想时,描述的足够炫酷,比如可进行高清4K直播,比如将逝者的DNA信息存入卫星发射到太空中,甚至发射一个智能机器人到月球上,画一个中国地图圈地,取回月球上的土壤。


冯仑说,自己可不是拿这些钱来打水漂玩的,“如果你能够创造出原创内容,比如卫星直播。如果我们有一颗卫星在天上能够直播(2月1日)的赤月,肯定付费去看,一定是非常好的效益。”


然而,最终,这枚上天的卫星无法回传摄像头图像数据到地球,只能回传语音。


继冯仑之后,去年有不少民营企业都送了卫星上天。


但其实基本都是噱头。


伴随着民营卫星的研发、上天潮,这波虚火也烧的挺旺。为什么这么说?来看看今天前沿技术情报所的分析。


“小”为什么是重点?


卫星制造、卫星发射,是卫星成本的两大部分。虽然看起来相互独立,但在削减成本的大目标下,重量就成为了“众矢之的”:更轻的重量发射费用更低、更低端且功能更单一的卫星也更小更轻。最终,重量的“缩水”变成了民营卫星的一个标志性趋势。


广发证券研报曾做过这样的对比:小卫星从立项研制到发射,一般仅需要一年左右,而大卫星则需要5至8年;大卫星研制成本基本超过5000万美元,小卫星则低于这一水平,而重量不足10公斤的微小卫星的成本甚至不足100万美元。


以卫星目前通用的重量划分规则为例:


  • 大型卫星:大于1吨;

  • 中型卫星:0.5-1吨;

  • 小型卫星:小于500公斤;

  • 迷你型卫星:100-500公斤;

  • 微卫星:小于100公斤;

  • 纳米卫星:小于10公斤;


“大中小”卫星的划分实际上是在航天业发展最早期定下来的,而小卫星中再次被分出的三种类型,实际上都是卫星发展过程中不断“缩水”过程中所创立出来的。这也侧面反映出了卫星的需求变化。


哈工大出品的“紫丁香一号”微纳卫星


上面分类中最轻的两个分类,“微卫星”、“纳米卫星”,实际上就是目前民营卫星领域出镜率最高的一类,也是卫星商业化的先锋军——“微纳卫星”。


除了成本,人类整体的技术水平提升,还有航天从国家走向民营也是重要的原因。

 

图自《微小卫星总体设计与工程实践》


20世纪70年代到20世纪90年代的20年间,微纳卫星曾经出现了一次很有趣的“真空期”,上天的卫星只剩“大”卫星。“以胖为美”的风气,与航天早期的发展方式相关。在美苏冷战和科技竞赛(上世纪50年代开始)中走向成熟的航天,在1960年第一次进入高潮(人类1961年登月)。航天领域的全方位竞赛中,有一个比赛项目就是比火箭的大小(只有足够大的火箭才能实现登月项目)。


那时造出来的巨型火箭运载能力惊人,以当时将人类送上月球的“土星V号”火箭为例,它理论上能够将140吨的载荷一次性运到170千米的低轨道上,而在执行完“阿波罗”计划之后,它还客串了一把,“顺手”将美国“太空实验室”项目中一个77吨重的太空舱,送到了400公里高的近地轨道上。


但在那之后,人类史上最大的火箭“土星V号”就此被尘封,因为它实在是太费钱了,单次发射成本即高达几十亿美元。(1970年代的大约3亿美元)


跟现代主流的运载火箭对比,“土星5号”(最右)显得依旧高大


所以在从1970年往后看,运载火箭的能力似乎是在“退步”的:运载能力越来越小。这反过来影响了卫星的发展。因为从整体成本上来看,卫星小型化所省下来的经费,并不足以用来研究发展更大的火箭。


但更重要的还是人们从1970年起、在摩尔定律下取得的微电子技术进展。2010年,时任NASA Ames Research Center工程主管的Pete Klupar就曾说了一句玩笑话:“我自己的黑莓手机都比卫星功能多,还有着更好的传感器和处理器,但是,我却不可能买得起一颗卫星。”就在说下这句话不久,Pete Klupar就跟NASA另外一位员工一起创立了Planet Labs。


或许有人会问了,卫星小了,能力不会更小么?这个疑问基本上是成立的。单卫星的能力小了,但太空那么大,你完全可以多发几颗呀,这在航天领域实际上被称为“星座”,也就是多颗卫星结合多个绕地轨道,形成一个整体的卫星系统。


鹰酱的尾巴


从上文中的片段,你或许已经可以看出美国民营航天业在卫星这一块领域的优势地位。因为早在20世纪80年代,大量的民营公司就已经开始参与商业化航天的发展,并且拓展出数个清晰的应用场景(低精度但是更加频繁的遥感、互联网卫星、通讯卫星等等)。在这个过程中,有的公司都已经死了一次又复活了(做卫星移动通信技术的铱星)。


NASA在SpaceX成长初期大力帮扶,如今已经收到成果:2019年初SpaceX将时隔10余年首次由美国自己的航天载具送宇航员上天


更关键的是NASA的扶持,20世纪90年代清楚认识到光靠自己无法发展好航天业之后,NASA就开始向民营航天公司投资和派订单,这成为了美国民营航天成长的一大助力。以全球2017年的航天器发射纪录为例,全年计划发射的467个航天器中,美国就占了302个,同比增长率高达250%。其中226个为50公斤以下的“微纳卫星”。


而在遥感领域,美国民营航天公司Planet Labs的进展更是神速,其3u CubeSat(尺寸10x10x30厘米)“鸽子”在轨道上单次拍摄就能获得20公里宽度、10多公里高度,分辨率5米的高清晰卫星图。


截至目前Planet Labs已经将300多颗“鸽子(卫星名)”送上了太空(去年印度一枚火箭送了88个上天空),目前启用的“鸽子”数量就高达150个。虽然精度上无法与专业的侦察卫星对比(0.3米分辨率以上),但是用在普通的民用领域已经完全够了。


而在国内,不少民营航天公司也将Planet Labs作为“对标目标”,试图发射自己的遥感卫星星座。


公允地说,在卫星应用场景没有发生突破性技术进展的前提下,美国民营卫星公司探索出来的道路应该是比较好的选择。国内民营卫星公司很可能无法摆脱走在美国的“尾巴”上。


中国的民营卫星到底咋样?


在纯民营资本进入之前,中国的航天卫星领域也有一些半商业化的尝试,主要形式是国内的科研院所与国有资本成立公司,其中有不少已经上市,例如中国卫星、长光卫星、中国卫通等(均已上市)。这种模式的优点主要是能够调动更多的资金进行科研,同时也更可控,但商业化潜力较低。


同时,他们也依旧没有解决上文所提到的、更适合民营卫星完成的应用方向。


此前天仪研究院发射上天的两颗微纳卫星


截至目前,国内民营卫星领域进展最快的,实际上还是空间实验类。这其中包括了专门发上天的空间实验卫星,也包括其他很多没有实际业务形态,但具有一定空间实验能力的其他名目的卫星。


据虎嗅了解,今年国内以空间研究为主要方向的民营卫星公司天仪研究院已经实现了6000万的营收。虽然最终的利润尚未透露,但在不少国内民营卫星公司停留在PPT阶段的当下,已经是相当出色的数字。


比民营卫星公司更早进入这个领域的还有国内的少数大学,例如清华、哈工大、国防科大等。他们往往会成立专门的卫星团队,由教授级别的导师带领数十人规模的研究团队,经费方面虽不富裕也说不上“捉襟见肘”。但凭借大学的身份,它们在发射任务的沟通上往往会占据一定的天然优势。但大学们的尝试,往往会跟商业还有相当的距离。


空间研究类的民营卫星发展最快也并不是没有原因的,一来空间实验类型的卫星往往都是独自完成任务,并不需要复杂的星间通讯能力。同时,能够在卫星上进行的往往都是小型的空间实验,微纳卫星的体积虽然很小,大多数时候也已经够用了。


以天仪研究院去年发射的“陈家镛一号”为例,就是和中科院过程所和力学所合作,进行微重力环境下液滴的聚并和分散实验。以目前国内化工类大学为例,他们所教授的跟流体物理特性相关的教材就有十几种。一个液滴的研究似乎没有多大影响,但在批量生产中,它的影响力实际会被放大,对于追求精准化工行业来说意义重大。


一个大书架上面,就有接近30颗卫星


看完空间研究,我们再来看遥感。国内有不少公司在其宣传资料中直接对标Planet Labs。但是参考Planet Labs的方案,想要实现全球化的遥感技术服务,就必须建立一个庞大卫星星座。并且通过不断发射新的卫星来替换空中的旧卫星。要知道Planet Labs现在有150颗卫星可用的背景,是其总共发射了300颗卫星。


在2018上天的这批民营卫星中,大部分也带了一定的拍摄器材,不过他们并不能提供常规遥感所需的精度,所以还是将他们视为实验卫星更为合适。至于部分民营公司的遥感星座计划,目前还停留在PPT之上,并不适合现在来评价。


严格来说,铱星(上图)并不能完全代表现在的民营航天潮流,但其开创性不容置疑


紧接是通信。卫星通信实在算的上是一个“大坑”,以航天商业化的鼻祖之一——铱星为例,其用66颗卫星环绕地球组成一个零死角的卫星通话服务,特别适合在普通移动通信网络没有覆盖的地区使用。


最后是网络。2012年成立的WorldVu(现OneWeb),是这波航天浪潮中首先喊出要做卫星互联网的公司。他们的思路很简单:与其花大力气给没有网络的地方从零打造互联网硬件基础,倒不如直接在卫星上来干这件事,覆盖范围更大,说不好还更省钱。


在这之前,卫星上网服务只出现在飞机和航海应用中,具体使用费并不算特别高昂,但是无法承担大范围的互联网服务(用过飞机上的上网服务你就懂了,特别慢)。相反,广泛应用是这一波民营卫星公司突出的重点。


但想要用卫星来做大范围、超大用户群体的互联网,就必须面对一件事——庞大的卫星星座需求,远比遥感多。以国内目前几家已经展示了自己通信卫星星座计划的公司来说,整体规模都在数百颗。要知道,SpaceX去年11月已经从FCC那里拿到了7000颗卫星的发射许可,几百颗看起来或许真的不算一件事。


StarLink计划的效果图,途中的小点都是卫星


因为互联网通信服务的数据量大而且使用人数多,卫星的数量一定要特别多,才能够支撑。但反过来,庞大的星座也意味着高昂的整体成本,具体的商业计划风险会更高。反正截至目前,包括OneWeb和Elon Musk的StarLink都仍未进行自己的互联网卫星实际部署。更别提国内公司的PPT了。


在一系列相对“正常”的航天探索的同时,中国民营航天领域也涌入了不少“幺蛾子”。


或许是因为长久以来“航天”、“上太空”等词汇自带“高科技”属性加成,再加上民营小卫星的出现大幅缩减了卫星上天的成本,催生出了另外一种卫星的用途——宣传。毕竟跟现在民营小卫星的百万级上天成本对比,很多企业寻常单次的公关活动开支可能都要更多,反倒省钱了。


我们以其中一颗卫星为例——中国首颗私人卫星“风马牛一号”。它的重量大概是4公斤,功耗8W(比普通笔记本电脑的功耗还小)。那么这颗卫星可以干什么呢?根据官方在百度百科中的资料,它装备了一颗4K全景摄像头,每天它将飞掠过中国三次,届时大家就能看到上面的画面。同时它还装载了很多人描述自己梦想的语音,在太空中不断往复播放,以无线电信号的方式向地球表面广播,地面通过业余无线电装置即可收听语音。


可笑的是,在发射之后的采访中,官方又坦诚地表示,其实这颗卫星的无线通信频道没有申请下来(能申请下来才怪),所以摄像头数据其实没有办法回传地球,能够用的只有语音。要知道,中国在50年前发射上天的第一颗“东方红”卫星,其实就具备了类似的音频广播能力。


更可笑的是,这个只能在太空放歌的大“铁疙瘩”,还被官方包装成公益和教育方面的“首次探索”,并且频频登上各类媒体和电视的版面。若以曝光量来统计,150万的成本可以说是超值了。这样花式“蹭”卫星高科技属性的,还不是孤例。


这些“不必要”的民营卫星探索,一方面的确对民营航天的发展起到了一定的“输血”作用,另一方面也引出了一个疑问——“不必要”上天的卫星,是否会对宝贵的太空资源形成污染。


好消息是,目前来说民营卫星一般轨道比较低,因此会在极其稀薄的大气阻力下不断减速(少数还专门配有减速帆等机构),最终在一定的时间内再入大气层,最终在与空气的摩擦中彻底烧毁,基本不会成为太空垃圾。


成功还远,征程还长


根据国外网站owler估计,Planet Labs 2018年的年收入大致在6400万美元左右。相比之下,传统遥感巨头Digital Globe的年收入大致在8.1亿美元左右,两者之间仍有十多倍的差距。


同时,美国民营卫星领域也存在“创业泡沫”的现象(新成立的公司远比新发射的卫星多),但不可否认,美国航天业近十几年来在民营资金、技术、人才的推动下,已经变得尤其“生机勃勃”。未来几年内,近地小卫星、宇航员前往国际空间站(ISS)、火星探索等任务都有可能交给民营公司来做。


所以大家其实都对民营公司充满期待。要知道,SpaceX去年的营收估计只有18亿美元,但是外部估值目前高达305亿美元,这样十余倍的PE水平在航天企业中并不常见。


而“腾出手”来的NASA则将肩负起小行星探索、人类再登月、深空再探索等一系列更加艰巨的任务。在这种“隐形”的合作之下,美国的宇宙空间优势只会进一步加大。


中国的航天产业还是与竞争对手有所差异,体制有整体效率的优势,民营有多点开花的潜力,缺一不可


对于这样一个充满希望和机会的空间,中国自然不能“坐视不理”。最好的追赶方案自然是“双管齐下”:不仅要国家队继续加大投入,完成更多大型的卫星项目。同时民营公司的力量也不可以忽视,无论是火箭、卫星还是更多,都应该大力发展。最终让民营公司利用民间资本和活力,反过来带动整个行业。


不过正如多位国内民间航天公司向虎嗅表示的那样:现在国内的民营航天还太早期了。


摆在国内民营卫星公司面前的路还非常长,下一站或许是首次发射卫星上天,之后可能是开始建立星座,建立星座之后还有运营和数据应用……这些难关不应该成为我们停止不前的理由。


毕竟,傻子都知道,太空就是未来。

本内容未经允许禁止转载,如需授权请微信联系妙投小虎哥:miaotou515
如对本稿件有异议或投诉,请联系tougao@huxiu.com
评论
0/500 妙投用户社区交流公约
最新评论
这里空空如也,期待你的发声