劉博 曹秀云 （中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院）

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國際商業(yè)發(fā)射市場的黑馬
—美國太空探索技術(shù)公司

劉博 曹秀云 （中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院）

2016年4月，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）成功實現(xiàn)其獵鷹-9（Falcon-9）火箭一級的海上平臺回收試驗，驗證了可重復(fù)使用運載火箭關(guān)鍵技術(shù)，在探索大幅降低航天發(fā)射成本的道路上邁出了重要一步。2013年以來，該公司以0.56億～0.62億美元的低地球軌道（LEO）載荷單次發(fā)射價格進(jìn)入國際商業(yè)發(fā)射市場，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)發(fā)射服務(wù)商1億～2億美元的價格，打破了原有由歐洲阿里安空間公司（Arianespace）、俄羅斯國際發(fā)射服務(wù)公司（lLS）形成的壟斷局面，成為國際商業(yè)航天發(fā)射市場的一匹強勁黑馬。據(jù)該公司CEO伊隆·馬斯克預(yù)測，獵鷹-9實現(xiàn)火箭一級的海上平臺回收并重復(fù)使用后，其發(fā)射成本將成數(shù)量級下降，有望徹底顛覆商業(yè)發(fā)射市場傳統(tǒng)發(fā)展模式。

1　快速崛起之路

太空探索技術(shù)公司是2002年成立的創(chuàng)新型航天企業(yè)，采取商業(yè)化運作模式，目前有4000多人。至2010年，僅用8年時間就研制并成功發(fā)射了獵鷹-1小型火箭、獵鷹-9中型火箭和“龍”（Dragon）貨運飛船，2012年開始承擔(dān)“國際空間站”貨運補給任務(wù)，2013年打入國際商業(yè)發(fā)射市場，2015年實現(xiàn)獵鷹-9火箭第一級陸地垂直回收。目前正在研制載人型“龍”飛船、低地球軌道運載能力53t的“獵鷹重型”（Falcon Heavy）火箭以及可重復(fù)使用運載火箭，重型運載火箭計劃在2016年11月首飛。

太空探索技術(shù)公司的“龍”飛船

美國政府積極扶持商業(yè)航天企業(yè)，全方位營造有利于新興航天能力發(fā)展的環(huán)境是太空探索技術(shù)公司快速崛起的外因。在政策扶持上，美國政府出臺了一系列政策法規(guī)促進(jìn)新興航天能力持續(xù)發(fā)展，為太空探索技術(shù)公司等新興航天企業(yè)提供了良好的發(fā)展空間。如2010年頒布的《國家航天政策》提出利用商業(yè)航天產(chǎn)品和服務(wù)滿足政府需求，促進(jìn)政府采購商業(yè)服務(wù)；2013年頒布的《國家航天運輸政策》倡導(dǎo)政府與私營企業(yè)合作，發(fā)展低地球軌道商業(yè)航天運輸能力。在市場準(zhǔn)入上，美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）2011年授予該公司飛行器再入軌道許可，美國空軍2015年授予其軍用衛(wèi)星發(fā)射許可；在技術(shù)支持上，美國航空航天局（NASA）向該公司派駐技術(shù)人員并轉(zhuǎn)讓專利，幫助其發(fā)展“獵鷹”系列火箭關(guān)鍵技術(shù)。在項目采購上，NASA自2006年以來與該公司簽訂了超過23億美元的合同；在資源共享上，NASA為其提供了火箭發(fā)動機測試臺，美國空軍則為其開放范登堡空軍基地用于發(fā)射獵鷹-9火箭。

通過管理創(chuàng)新嚴(yán)格控制成本是太空探索技術(shù)公司快速崛起的內(nèi)因。一是采用扁平化管理模式，公司副總裁和總師直接管理員工，沒有嚴(yán)格意義的部門劃分，降低管理成本；二是采取“縱向一體化”供應(yīng)鏈管理方式，通過自主設(shè)計并在一個廠房內(nèi)制造、裝配、測試幾乎所有零部件，縮短供應(yīng)鏈，精細(xì)控制成本；三是廣泛吸納和匯聚波音（Boeing）、洛馬（LM）、諾格（Northrop Grumman）等傳統(tǒng)大型航天企業(yè)的精英；四是采用成熟適用技術(shù)加自主創(chuàng)新技術(shù)的策略，不一味追求高精尖；五是采用通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，以批量生產(chǎn)降低制造成本。相對傳統(tǒng)大型航天企業(yè)，太空探索技術(shù)公司在發(fā)展模式、管理靈活性和成本控制上具有明顯的后發(fā)優(yōu)勢。

2　以低價打破國際航天發(fā)射市場競爭格局

國際商業(yè)航天發(fā)射是以市場為主導(dǎo)，具有商業(yè)盈利模式的航天活動，根據(jù)美國衛(wèi)星工業(yè)協(xié)會（SIA）報告，2009-2014年全球商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)業(yè)年平均總收入達(dá)52億美元。在商業(yè)航天領(lǐng)域領(lǐng)先的國家不僅能夠獲得經(jīng)濟增長中較大的份額，更能夠制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而對其他競爭者起到引導(dǎo)、控制、制約的作用。無論是受經(jīng)濟利益的驅(qū)使，還是出于對制天權(quán)優(yōu)勢和國家安全的考慮，各個國家都爭相競爭商業(yè)航天市場。

2013年，太空探索技術(shù)公司借助獵鷹-9單次發(fā)射0.56億～0.62億美元的低價進(jìn)入國際發(fā)射市場，2014年新簽訂的商業(yè)衛(wèi)星訂單量占據(jù)國際商業(yè)發(fā)射市場的45%。截至目前，其訂單總儲備價值已超30億美元，約有48次待執(zhí)行任務(wù)，其中60%為商業(yè)發(fā)射，打破了由國際發(fā)射服務(wù)公司、阿里安空間公司長期壟斷的市場格局。

2014年國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)合同簽訂情況

近年來，俄羅斯由于航天工業(yè)質(zhì)量監(jiān)管不利、長期基礎(chǔ)投入不足、專業(yè)隊伍實力下降，導(dǎo)致火箭發(fā)射事故頻出，后續(xù)商業(yè)發(fā)射任務(wù)推遲，多年積累的國際競爭力也逐漸喪失，2014-2015年只簽訂了4份商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射訂單。歐洲的阿里安-5（Ariane-5）系列火箭雖然運載能力大且可靠性高，但其單次發(fā)射價格高達(dá)1.9億～2.2億美元，市場份額也面臨低價沖擊帶來的挑戰(zhàn)。綜合來看，商業(yè)航天發(fā)射市場正向低價趨勢發(fā)展，傳統(tǒng)火箭與經(jīng)營模式已逐漸喪失競爭力，市場格局面臨洗牌。

3　各國積極推進(jìn)新型低成本火箭研制計劃

為了應(yīng)對太空探索技術(shù)公司的出現(xiàn)而愈加競爭激烈的國際商業(yè)航天發(fā)射市場，美國、俄羅斯、歐洲等國相繼提出新型低成本火箭研制計劃，把控制發(fā)射成本作為研制的主要指標(biāo)之一。例如，美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司（ULA）提出“火神”（Vulcan）運載火箭計劃，在年發(fā)射10～20次條件下，單次發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）載荷每千克最低發(fā)射價格為9000美元左右，是現(xiàn)役的宇宙神-5（Atlas-5）價格的47%；歐洲航天局（ESA）在阿里安-6的研制計劃里也提出其雙星發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道載荷每千克價格為8000歐元左右，低于每千克發(fā)射價格9500歐元的阿里安-5；日本新型H-3火箭發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道載荷每千克預(yù)計成本為6500美元左右，是H-2A火箭的63%左右。

同時，在火箭研制過程中，各國采取火箭模塊化、系列化、通用化思路，利用成熟技術(shù)，發(fā)揮商業(yè)航天企業(yè)優(yōu)勢等多種措施，從而有效降低成本，確?？煽啃?。如，歐洲在阿里安-6火箭的研制中基于現(xiàn)有成熟的火神-2發(fā)動機和“芬奇”（Vinci）低溫上面級發(fā)動機，采用PHH（固體助推器，一、二級都為液體）通用構(gòu)型，通過模塊化組合可滿足不同軌道的發(fā)射任務(wù)需求，同時其研制模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎岢鲂枨?、提供研制資金、購買服務(wù)，企業(yè)主導(dǎo)設(shè)計的新模式，減少政府部門干預(yù)、降低管理成本；俄羅斯“安加拉”（Angara）系列火箭采用高度標(biāo)準(zhǔn)化的通用火箭模塊（URM）來降低研發(fā)成本，各構(gòu)型的一子級、助推器采用通用火箭模塊-1，二子級采用通用火箭模塊-2，各通用模塊都采用現(xiàn)有發(fā)動機改進(jìn)而成，火箭的控制系統(tǒng)、上面級和整流罩也沿用了成熟型號；日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）計劃在H-3運載火箭的后續(xù)研制中加大企業(yè)參與力度，以充分利用企業(yè)在研制管理、技術(shù)創(chuàng)新等方面具備的成本和技術(shù)優(yōu)勢。

美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的“火神”運載火箭

俄羅斯“安加拉”火箭

4　結(jié)語

隨著各國不斷加強拓展對太空的開發(fā)與利用，國際航天發(fā)射需求持續(xù)升溫，年發(fā)射頻度日漸密集，并帶動商業(yè)航天發(fā)射市場規(guī)模持續(xù)擴大。2001-2010年，年均航天發(fā)射次數(shù)為65次；2011-2015年，年均航天發(fā)射次數(shù)已快速攀升至84次，增幅約為29.5%。國外航天咨詢機構(gòu)預(yù)測，未來10年年均發(fā)射次數(shù)仍將繼續(xù)上升。同時，國際商業(yè)航天發(fā)射市場的總收入從2001年的30億美元增至2014年的59億美元。隨著太空探索技術(shù)公司這匹黑馬的出現(xiàn)，使得各國為了穩(wěn)固國際航天發(fā)射市場競爭力，不得不加快低成本運載火箭的研制工作，降低航天發(fā)射成本已成為當(dāng)前航天技術(shù)發(fā)展的重要趨勢之一?？梢灶A(yù)見，未來世界商業(yè)航天發(fā)射市場將呈現(xiàn)出更具活力且百家爭鳴的局面。

SpaceX Becomes a Dark Horse of the International Commercial Launch Market