中国商业航天和马斯克还差多远?看过这篇科普,你就知道

一般人都以为航天是各国政府牵头做的事儿,其实这些年民间企业在航天领域的角色越来越重。行业里习惯把政府主导的航天称为政府航天,把民营企业主导的航天称为商业航天。
现在国际上商业航天领域最大的明星肯定是马斯克和他的SpaceX,其次就是一些知名度没那么高的航天企业了。例如鼎鼎大名的全球首富贝佐斯,他其实也在搞商业航天,而且是一直在和马斯克竞争,这二位还是互相看不惯那种。贝佐斯搞的航天公司名叫蓝色起源(Blue Origin),早在5年前,蓝色起源就实现了火箭回收。
SpaceX成立于2002年,蓝色起源成立于2000年。发展到今天,这两家都有近20年的历史了,而我国商业航天企业,大概也就五六年的历史。
所以说,我国商业航天和SpaceX存在差距,那是可以理解的。那么,这个差距到底有多大?到底差在哪儿?未来追赶的方向又是哪儿呢?

今天,我们就做个简单的科普。
一 航天科技小科普
①航天的定义
首先,我们来区分两个概念:航空和航天。因为这两个经常会放在一起说。一般来说,航空(aviation)是指飞行器在地球大气层(空气空间)中的飞行(航行)活动。所以说航空的空,和太空的空不是一回事,航空的空是指空气的空。
而航天的天,指的是地球大气层以外无限遥远的空间。当然,除了这个定义外,还有另外一种定义,航天的天具体指大气层以外到太阳系的距离,而太阳系之外的航行活动,被叫做航宇。
所以大家应该明白了,航空和航天,是按照离地球的距离,来划分的。事实上,离开地球到底有多远,这个是所有航空航天活动的一个核心问题。

了解完航天的定义,接下来我们再了解下航天技术。
②航天技术
人类所有关于太空的活动,可以分成空间技术和空间应用两种。空间技术又称为航天技术,是指人类为了进入太空,所进行的所有技术研究的综合;空间应用顾名思义,就是如何利用太空。
例如大家都知道的卫星导航,就是使用最广泛的空间应用。

而航天技术,更准确的说,其实就是人类飞入太空的一整套工程,一整套系统。所以我们还可更进一步,把航天技术称作:航天系统。
③航天系统

航天系统由5个部分组成。第一个部分就是飞行器,因为要在太空飞行,肯定需要各自飞行器,例如卫星、空间站,载人飞船等,都属于飞行器。飞行器有很多分类方式,其中最典型的分类方式,就是载人飞行器和无人飞行器。
例如卫星,货运飞船,就是无人飞行器;载人飞船、空间站,就是载人飞行器。显然,载人飞行的技术要远远高于无人飞行。这次马斯克的龙飞船,就是实现了人类历史上,第一次商业公司载人飞行,也是美国11年后,再次实现载人飞行。
目前世界上能做到载人飞行的国家,只有中美俄三家。
那么飞行器怎么去到太空呢?有些可以自己直接从地面飞到太空,例如空天飞机,这还是存在于概念中的超级飞机,据说各大国都在研究。除此之外,大多数飞行器都需要运载工具,例如火箭,把飞行器送到太空。

所以航天系统的第二个部分,就是运载系统,以运载火箭为主。运载火箭的技术参数,一个是看载重,另一个是看高度,当然,现在大家重点看的是能否实现火箭回收。马斯克的猎鹰9,就是第一个实现火箭回收的,这极大的节省了火箭发射的成本。
那么火箭怎么发射到太空呢?需要地面发射站。所以航天系统的三个部分,就是地方发射站、也叫航天发射场。
目前世界上主要的火箭发射场地有:前苏联的拜科努尔发射场、普列谢茨克发射场、卡普斯汀耶发射场;美国的肯尼迪航天中心、范登堡空军基地;法国在海外的圭亚那航天中心;中国的酒泉卫星发射中心、太原卫星发射中心、西昌卫星发射中心;日本的鹿儿岛航天中心、种子岛航天中心;意大利在国外的圣马科航天发射场。

那么是不是火箭从发射场发射出去了就完事了呢?显然不行,还需要在地面上,对航天器进行各种跟踪、遥测、和通讯保持。这就是航天系统的第四个部分:地面测控系统。
而航天系统的第五个部分,就是地面应用系统,主要是卫星应用站。我们在地面上,接收的卫星传下来的各种信息、各种遥感图像,都是需要卫星应用站来实现的。
以上五个,就是航天系统的五大组成部分。
最后,我们讲一讲,航天技术的理论基础:
④航天理论基础
航天活动运用到的技术非常之多,包括喷气技术、电子技术、自动化技术、遥感技术、材料科学、计算科学、数学、物理、化学等等。其中最基本的,就是宇宙三速度理论。
当飞行器达到第一宇宙速度(7.9公里/秒)才能克服地球引力而环绕地球飞行,不落回地球表面;
提高到第二宇宙速度(11.2公里/秒)可以脱离地球飞向太阳系的其他行星;
提高到第三宇宙速度(16.7公里/秒)就可以飞离太阳系。

以上,就是整个航天科技的简单科普,接下来,我们聊聊航天产业:
二 航天产业小科普
我们从商业航天与政府航天的角度,来看航天产业。在整个太空经济中,商业航天占比超过80%,政府航天不到20%。

所以说,当下各国航天的趋势,其实就是商业航天快速发展,特别是在太空经济领域,商业航天是绝对的主角,政府航天的角色将越来越倾向于基础人才的培养、基础科技的推进、以及推动航天科技在军事和社会基础建设方面的应用。
我们再从产业细分的角度,来看航天产业。在整个太空经济中,卫星产业是占比最大的一个细分产业。根据国际卫星工业协会(SIA)发布的报告,近几年卫星产业的收入,占到了整个空间产业总收入的80%左右。所以当下的商业航天的竞争,其实也主要聚焦在卫星产业领域。

而卫星产业的划分,和航天系统是一致的:

接下来,我们就按照这四个产业划分的方式,来简单科普下,现在各个产业的发展情况。
①卫星产业细分收入构成:

所以,从收入上看,卫星的应用和地面设备,是占比最大的。这个也是非常容易理解的,因为目前人类对太空资源的应用,主要还是卫星应用。而卫星应用中,又以导航和遥感、测绘为主。
但是从技术的角度来说,卫星发射和卫星制造,反而是最基础的。因为如果没有火箭发射的话,卫星上不了天,后面的应用也就无从谈起。
②卫星制造
目前国内在商业航天领域,进展最大的其实是卫星制造领域,因为卫星制造的技术和成本,相对来说比火箭低,特别是成本。一个小型卫星的成本可能也就上百万。
例如之前冯仑就发了个卫星。
但是当前卫星领域最大的竞争,最大的趋势,其实是在太空互联网领域。通过在地球轨道上铺设大量的小型卫星,来提供上网服务。目前这方面做得最好的,是马斯克的星链计划,马斯克计划发射4万颗卫星,部署在近地轨道,构建太空网络。
可以说,下一代全球通信战争,战场就在5G和太空互联网。目前国际上做得最厉害的就是马斯克的星链计划;国内现在还没有商业公司搞太空互联网,都是国家队在搞。

从航天系统的角度讲,卫星属于飞行器,而马斯克的龙飞船,也属于飞行器的一种,而且是技术含量最高的载人飞行器,目前国内也没有商业公司在搞。
③火箭发射
目前国际上火箭发射商业公司,最有名的是马斯克的SpaceX 公司,推出的火箭是猎鹰系列火箭;其次是贝佐斯的蓝色起源,推出的火箭是新谢泼德号火箭。
以猎鹰9来说:它的运载能力是,低地球轨道22.8吨;发射价格是6200万美元;因为实现了回收技术,所以发射成本大概在700万到1000万美元,可以说利润相等丰厚了。而那些无法做到火箭回收的,成本就非常高了。
如果马斯克也做直播的话,估计他会大喊:把火箭发射的成本,打下来!
我国的商业火箭发射公司,最出名的是北京星际荣耀空间科技有限公司、重庆零壹空间航天科技有限公司、北京蓝箭空间科技有限公司。
目前,我国的商业火箭公司仍处处在起步阶段,大部分火箭公司仍处在技术研究和探空测试的阶段,真正实现入轨发射的,只有星际荣耀一家。

2019年7月25日,星际荣耀的双曲线一号在中国酒泉卫星发射中心成功发射,按飞行时序将多颗卫星及有效载荷精确送入预定300公里圆轨道,发射任务取得圆满成功,实现了中国民营运载火箭成功入轨零的突破。标志着中国成为继美国后第二个具备民营航天卫星发射服务能力的国家。
而其它的火箭公司,尚在努力之中。所以说,我国的商业火箭发射,确实还有很长的路要走。
但是,现在国家已经越来越重视商业航天的发展了,再加上很多商业航天人,在努力的奋斗之中。相信再过几年,我们的商业航天也可以发展的非常厉害。
未来,是与星空星海的,加油吧!
#科技萌新成长营#