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不止星舰,马斯克的一盘大棋

杨枝甘露三分糖 太空那些事儿 2023-05-08

北京时间4月20日晚21:45,美国太空探索公司的星舰(Starship)超重火箭在德州博卡奇卡工位发射,火箭点火后上升阶段顺利,但一二级分离前飞行异常。在发射升空4分钟左右控制执行自毁指令,最终达到30公里高度,未能实现原定发射计划。

星舰起飞质量5000吨,起飞推力5800吨,是人类史上起飞质量和推力最重的运载火箭。

与此同时,正在举办的上海国际车展中一条被热议的新闻是:特斯拉缺席上海车展。

有媒体猜测可能马斯克本人忙于星舰发射,无暇顾及特斯拉业务。也有人认为,这是特斯拉一贯的特立独行方式。不论是早期的特斯拉汽车搭乘猎鹰火箭上太空,裁撤公关部传闻,还是2023开年大降价、储能工厂落地上海……特斯拉从来不缺关注度。

而在马斯克的商业帝国版图中,特斯拉或许只是最“low”的项目。

从猎鹰到星舰,运力即舞台

对于商业航天来说,火箭运力和成本是两大关键。如何将火箭运力提升,并本降低,是全世界航天公司努力的目标。

2011年,当猎鹰九号刚刚实现首次发射不到一年时,马斯克就公布了重型猎鹰运载火箭(Falcon Heavy)的计划,猎鹰重型运载火箭高70米,宽12.2米,重量为1420.8吨,可送入近地轨道的有效载荷高达63.8吨,仅次于曾执行阿波罗计划的“巨无霸”土星五号重型运载火箭(140吨)。

接下来的2019年,又是在重型猎鹰首飞成功不到一年时,马斯克发布了他的星舰(starship)计划。这一次的产品更为宏大,运力达到了破纪录的150吨,被外界誉为“人类历史最强火箭”。

相对于火箭运力的迭代升级,成本始终是备受关注的问题之一。目前,马斯克的2款现役猎鹰,不论运力还是成本,均已成为世界火箭产品中佼佼者。而正在测试首飞的星舰,也被外界普遍看好,认为是未来大幅提升探索太空进程的里程碑式产品。(另外,中国航天企业也有类似星舰的火箭产品规划,运力同样值得期待。)

图/2022年全球运载火箭发射情况,《中国航天科技活动蓝皮书》

2022年全球共实施186次发射任务,发射航天器2505个,刷新历史纪录,研制发射航天器总质量1041.16吨,为本世纪以来最高值。美国实施87次发射,研制发射航天器总质量716.44吨,超过其他各国质量总和。中国实施64次发射,研制发射航天器总质量197.21吨,居世界第二位。

在“火箭运力有多大,想象空间就有多大”成为行业共识的背景下,我们也应看到差距,中国的各型火箭们正在路上。

不断试验、迭代、优化,成本即实力

太空探索公司(SpaceX)用不到10 年的时间实现猎鹰九号火箭从首飞到一级回收、一级复用、整流罩回收和整流罩复用。这一过程中,马斯克不仅亲历了猎鹰前3次发射的失利,多次产品试验失败,还要面对外界的质疑和反对。通过持续的试验、试飞和改进技术方案,最终有效提高了猎鹰火箭的复用次数和效率,并降低回收成本。

现在看来,这一切或许都是毕竟之路。不仅猎鹰九号,后续的猎鹰重型火箭,甚至目前的星舰,都将按此路径不断迭代优化

图/部分航天器运载能力区间

随着成本的逐步降低,马斯克的大火箭们也在世界发射市场上越来越具备竞争力。未来的卫星互联网服务费用或将大幅降低,极大地降低了人类进入太空的成本,为后续探索广袤宇宙甚至星际移民的提供了可能性。

图1/部分航天器运载价格(暂未统计中国)

但另一方面,也在进一步拉大与世界其他国家的航天能力,对其他火箭来说已形成巨大竞争优势。而运载火箭产品只是马斯克航天产业布局的一部分,除了美国航天局(NASA)、军方以及各商业卫星客户外,更宏伟的火箭发射客户来源于马斯克自己。

从星链到星盾,民军两相宜

2015年1月,马斯克宣布SpaceX计划将约1.2万颗通信卫星发射到轨道,其中1584颗将部署在地球上空550千米处的近地轨道,并从2020年开始工作。这一项目被命名为“星链”(Starlink)。当时这一项目并不被外界看好,国内很多学者、专家都以九十年代的“依星”为例,试图证明该项目难以实现和运营。然而时隔8年后,星链网络布局进行的如火如荼。

根据 satellitemap 的数据,截至 2023 年 3 月 10 日,SpaceX 已经发射 4001 颗 Starlink卫星,其中 3200 多颗处于工作状态。截至2022年底,已为全球超过100万用户提供了基于卫星的互联网链接,以及在更城市化的地区提供有价格竞争力的网络服务。目前星链网络已覆盖全球七大洲 45 个国家,地面站和用户主要分布在美洲、欧洲、澳大利亚。

图源/资料来源:satellitemap,国盛证券研究所

星链在提供便利卫星互联网服务的同时,也引起一些争议,如天文学家们提出,越来越多的卫星产生大量反射光信号,进而“污染”夜空,影响天文观测,而更大的争议是星链带来的碰撞风险和准军事用途。

2021年12月,中国常驻联合国(维也纳)代表团就曾向联合国秘书长提交普通照会表示,美国太空探索公司发射的星链卫星,在2021年先后两次接近中国空间站,对中国空间站搭载的航天员生命健康构成危险。

图/近年来星链碰撞风险事件

无独有偶,这已经不是星链第一次对其他航天器产生碰撞风险了。而马斯克则表示“星链”对太空安全并无影响,他的理由是近地轨道上可能有“数百亿”个航天器运行的空间。而彼时星链才发射了2000多颗,距离空间的总容量根本不值一提。

相对于碰撞风险,更引起全球各国高度关注的是星链军事用途。自2022年春季俄乌冲突爆发以来,太空探索公司的“星链”在乌克兰投入使用,为乌军提供重要通讯支持。截至2022年11月时,已有约2万个星链终端捐赠给乌克兰。凭借星链终端易于部署、体积小、成本低、传输速率高、通信延迟小等特点,在冲突中, 星链在快速恢复乌境内网络通信、支援乌武装力量侦查活动和打击俄军目标等均发挥了重要作用。

图源:《浅析“星链”卫星系统的发展及其影响》,国盛证券研究所

尽管公司总裁格温·肖特维尔在2023年2月声称从未打算让星链以这种方式被用于军事目的,没有预料到乌克兰军队对这项技术的依赖会如此之深。但在外界看来,星链功能已经实现了准军事用途。

图/乌克兰地区星链覆盖图(starlink.sx)

同时,轨位和频率作为太空战略资源极为稀缺。马斯克的星链通过发射数万颗卫星,一定程度上实现了在太空的跑马圈地,抢占发展先机,垄断战略资源。

2022年12月2日,美国太空探索技术公司(SpaceX)正式发布了名为“星盾”(Starshield)的卫星互联网星座项目。“星盾”可看作SpaceX公司星链的军用版本,具备模块化、可拓展以及快速开发和部署能力的优势,该项目的推出标志着SpaceX公司正式成为美国国防承包商。凭借发展“星链”大规模低轨星座的经验,马斯克在当前美军发展低轨军事卫星互联网能力的大环境下,未来或将获得更大的市场空间。

至此,太空探索公司围绕了产研射布局、运载火箭、搭载客户、卫星运营的各个领域基本实现了全产业链闭环,而马斯克的大棋远不止航天产业。

不止航天,马斯克の野望

2023年2月28日,特斯拉股价上涨5.5%,报收于207.63美元,推动马斯克的净资产达到1871亿美元,马斯克第三次成为世界首富。不论是特斯拉还是太空探索公司,其实都是马斯克商业版图中的一部分。

图源/神奇果数据

马斯克的背后,也许并不简单是一家企业,而是整个国家和相关机构的扶持和助力。人工智能、光伏发电、脑机接口、社交软件……围绕技术前沿的各领域均可以看到他的身影。对于全球的粉丝来说,马斯克被冠以“硅谷狂人”、“传奇”、“钢铁侠”等各种赞誉,而对于各领域的利益方来说,他则是竞争者、颠覆者、国家白手套甚至野蛮人的存在。

不论是褒奖还是批评,都如同硬币的正反面。他所涉足领域的技术创新带来的人类生活变化值得尊敬和钦佩,但由此加剧的行业竞争,甚至国家间利益冲突的风险也不可小觑。

尽管今天星舰首飞失利,但带给所有人的冲击是巨大的。或许我们在客观理性看待的同时,更应该好好思索:中国在前沿科技领域的技术创新、体制创新、行业创新等方面应该如何加速,怎样发力?如何在当今世界这盘大棋的对弈中,落子无悔,袖藏乾坤。

没有马斯克的时代,只有时代的马斯克。



参考资料:

SpaceNew/SpaceX/FAA

国盛证券研究所 https://view.inews.qq .com/a/20230314A01AB100

《2022中国航天科技活动蓝皮书》

军工平论 https://mp.weixin.qq.com/s/HZVbZ3wkJZ_KgD32ZYGi9Q

神奇果数据、百度百科、wiki百科及网络公开资料。


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