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昨天商業(yè)航天領域又爆出重大技術突破:
據(jù)媒體報道,我國2月7日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號F運載火箭,成功發(fā)射一型可重復使用試驗航天器。
試驗航天器將按計劃開展可重復使用試驗航天器技術驗證,為和平利用太空提供技術支撐。
官方信息很簡略,但,“字越少,事越大”!
這究竟是怎么回事呢?
先簡單介紹一下這個神秘的航天器。
它不是近期業(yè)界熱炒的可重復使用火箭,但是,注意了,它是跟可重復使用火箭搭配使用的一種航天器。
它的用途有點類似美國曾經(jīng)的驕傲——航天飛機。
但又不太一樣,區(qū)別在哪里呢?
第一,載人能力不同。
美國航天飛機(如發(fā)現(xiàn)號、挑戰(zhàn)者號)是大型載人航天器,可搭載7名宇航員和大量載荷。
我國這次發(fā)射的“神龍”可重復使用試驗航天器是無人的,目前僅用于技術驗證。
第二,尺寸和定位不同。
航天飛機是成熟的大型天地往返運輸系統(tǒng),功能全面。
我國這款航天器體積更小,定位是技術驗證平臺,目標是為未來低成本、可重復使用的空天運輸系統(tǒng)積累經(jīng)驗。
第三,技術路線不同
兩者都采用“垂直發(fā)射、水平著陸”技術,但我國的試驗航天器更強調(diào)快速響應和多次重復使用的能力,是邁向未來空天飛機的關鍵一步。
簡單來說,它更像是航天飛機的“縮小版”,或“無人駕駛升級版”。
更準確的名字,應該叫:無人駕駛空天飛機。
可以對標的產(chǎn)品是美國X-37B空天飛機。
那款產(chǎn)品2010年4月首次發(fā)射,至今經(jīng)歷了6次試驗,長度8.9米,翼展4.5米,重量約5噸。
它的技術難度比可回收火箭略低,主要原因是它的回收方式是跟飛機一樣水平滑翔返回的,相關技術已經(jīng)很成熟了。
但美國X-37B空天飛機也仍然是處于試驗階段,尚未正式商用,相關技術參數(shù)和實驗內(nèi)容高度保密,而我國這款航天器的數(shù)據(jù)就更少了。
按業(yè)界披露信息和推測,我國的這款可重復使用航天器,俗稱“神龍”,2020年首次試驗發(fā)射,至今已經(jīng)歷了4次發(fā)射任務,推測長度約10米,重量約5噸,體積跟X-37B空天飛機差不多。
它們兩者的差別有三點:
1,X-37B帶有強烈的軍方背景,任務高度保密,而“神龍”更聚焦商業(yè)應用與技術驗證,目標是構(gòu)建低成本的天地往返運輸系統(tǒng)。
2,技術路線不同。
X-37B依賴航天飛機的技術遺產(chǎn),采用硅基防熱瓦方案,每次返回后需大量更換燒蝕層,復用效率受限。
而“神龍”搭載了中國獨創(chuàng)的“陶瓷基復合材料+主動冷卻”雙模系統(tǒng),能硬抗1600℃的再入高溫,可實現(xiàn)20次重復使用仍保持結(jié)構(gòu)完整,維護成本降低40%。
3,迭代速度,中國更快。
X-37B從2010年首次發(fā)射到2025年的6次任務,平均兩年多才一次試驗;
而“神龍”四年完成四次發(fā)射,在軌時間從2天飆升至276天,迭代效率遠超前者。
也就是說,中國的神龍雖然起步比美國的X-37B要晚,但因為目標任務不同、技術路線的選擇不同,迭代速度遠快于前者,隱隱然已有后發(fā)先至的勢頭。
那么,為什么中美都在瘋狂布局空天飛機?
因為這個賽道太重要了,這是關乎未來數(shù)十年全球產(chǎn)業(yè)格局的戰(zhàn)略高地。
美國憑借X-37B,長期占據(jù)著空天領域的技術優(yōu)勢。
這款航天器曾創(chuàng)造過在軌908天的紀錄,其神秘任務被外界猜測為“在軌偵察”“衛(wèi)星捕獲”“武器試驗”等。
但X-37B的短板也是非常致命的,技術路線保守,復用成本高,且完全服務于軍方,缺乏商業(yè)價值。
而中國的“神龍”,從一開始就走出了一條“軍民融合,以商業(yè)為優(yōu)先目標”的道路。
這背后,是對全球太空競爭格局的深刻洞察,和及時的戰(zhàn)略調(diào)整——
由于我國這個項目是在2020年之后才加速的,此時商業(yè)航空的潛力已經(jīng)得到了驗證。
第一,我國及時意識到,軌道資源的“先占先得”非常重要。
根據(jù)國際電信聯(lián)盟(ITU)的規(guī)則,衛(wèi)星頻軌資源遵循“先占即永占”原則。目前美國星鏈已部署超10700顆衛(wèi)星,牢牢鎖定了黃金頻譜。
而中國“千帆星座”計劃2027年前部署1296顆衛(wèi)星,2030年前擴展至1.4萬顆,“GW星座”更是規(guī)劃了12992顆衛(wèi)星。
要支撐如此龐大的星座組網(wǎng),傳統(tǒng)一次性火箭的成本根本無法承受,而“神龍”與可重復使用火箭的組合,恰好能提供高頻次、低成本的解決方案。
第二,我國還意識到,太空經(jīng)濟本質(zhì)上是一場“成本革命”。
太空活動的核心痛點是成本,傳統(tǒng)一次性火箭每公斤發(fā)射成本約2萬美元,而SpaceX獵鷹9號通過可重復使用技術,已降至0.27萬美元/公斤。
我國朱雀三號的目標則是每公斤2萬元人民幣(約0.28萬美元)。
而“神龍”的可重復使用技術,短期目標是每公斤3000美元,未來成熟后近地軌道運輸成本有望降至1000美元,僅為獵鷹9號的1/3。
第三,我國更意識到,這是一次千載難逢的技術“彎道超車”機會。
在可重復使用火箭領域,SpaceX已形成壟斷優(yōu)勢——獵鷹9號一級回收超500次,單枚助推器最高復用23次,海上平臺著陸成功率超95%。
而中國可重復使用火箭仍處于試驗階段,距離常態(tài)化至少需要2-3年。
但在空天飛機領域,中美處于同一起跑線,“神龍”的快速迭代,正成為中國航天“彎道超車”的關鍵抓手。
那么,它的商業(yè)潛力又如何?
一句話,這種航天器的商業(yè)化潛力非常巨大,它不僅是技術突破,更是一場重構(gòu)太空經(jīng)濟底層邏輯的革命。
(一)成本革命。
正如前面所說,可重復使用技術的本質(zhì),是一場“成本革命”。
以獵鷹9號為例,單枚助推器復用15次以上時,單次發(fā)射成本可降至1500萬美元,而單顆星鏈衛(wèi)星的發(fā)射成本僅25-50萬美元。
這種成本優(yōu)勢形成了強大的“飛輪效應”,更多的衛(wèi)星部署需求,帶來更高的發(fā)射頻次;更高的發(fā)射頻次,讓火箭復用效率提升;復用效率提升,進一步降低發(fā)射成本,從而吸引更多需求。
“神龍”正在復制這一邏輯,隨著復用次數(shù)的增加,其硬件成本將被持續(xù)攤薄,最終僅需承擔燃料和維護的邊際成本。
據(jù)測算,當“神龍”實現(xiàn)10次復用后,單次任務成本將降至首次發(fā)射的1/5;
實現(xiàn)20次復用后,成本可降至1/10。
這種成本下降,將徹底激活沉睡的太空市場。
(二)四大商業(yè)化場景。
成本的大幅下降,將催生出一系列此前無法想象的商業(yè)場景:
第一個,低軌衛(wèi)星星座的“組網(wǎng)加速器”。
這是當前最明確的商業(yè)需求。
我國“千帆星座”“GW星座”等計劃,未來10年需要發(fā)射數(shù)萬顆衛(wèi)星。“神龍”可作為“太空快遞車”,一次攜帶多顆衛(wèi)星進入軌道,按需部署、補網(wǎng),大幅提升組網(wǎng)效率。
按照“千帆星座”首批18星的發(fā)射規(guī)模,傳統(tǒng)火箭需要2-3次發(fā)射,而“神龍”配合可重復使用火箭,一次任務即可完成,且成本降低60%以上。
第二個,在軌服務的“太空維修工”。
隨著衛(wèi)星數(shù)量爆發(fā),在軌服務市場將迎來爆發(fā)式增長。“神龍”可執(zhí)行衛(wèi)星維修、燃料加注、故障排查、太空垃圾清理等任務。
據(jù)測算,一顆價值10億元的通信衛(wèi)星,若因燃料耗盡退役,通過“神龍”加注燃料后可延長3-5年壽命,創(chuàng)造額外數(shù)十億元的收益。
而太空垃圾清理市場,2030年規(guī)模有望突破500億美元。
第三個,太空旅游與科研的“空天觀光倉”。
太空旅游曾是少數(shù)富豪的專利,但“神龍”的出現(xiàn)將讓其走向大眾化。
目前我國“穿越者壹號”亞軌道載人飛船已啟動預訂,船票價格從億元級降至百萬元級,未來目標是10-20萬元級。
而“神龍”的技術成熟后,可實現(xiàn)軌道級太空旅游,讓普通人有機會在太空駐留數(shù)天。
同時,低成本也讓高校和企業(yè)的太空微重力實驗成為可能,此前一次太空實驗的成本高達數(shù)千萬元,未來可能降至數(shù)百萬元,激活科研市場的創(chuàng)新活力。
第四個,深空探測的“前哨補給站”。
未來載人登月、火星探測等深空任務,需要可復用的天地往返運輸工具。
“神龍”的技術積累,將為我國載人登月工程提供關鍵支撐,它可作為“月球快遞車”,提前將物資、設備送至月球軌道,大幅降低載人登月的綜合成本。
據(jù)估算,采用可重復使用航天器后,載人登月任務成本可降低40%-50%。
那么,有哪些產(chǎn)業(yè)鏈投資機會?
1,上游核心材料。
航天器再入大氣層時,表面溫度可達1600℃以上,熱防護材料是決定其能否重復使用的核心環(huán)節(jié)。
中國航天科技集團獨創(chuàng)的“陶瓷基復合材料+主動冷卻”系統(tǒng),是“神龍”的技術亮點之一,而東材科技(601208)的高分子熱防護材料已應用于該航天器。
2,中游火箭與航天器制造。
長征二號F火箭是“神龍”的發(fā)射載體,而航天一院(中國運載火箭技術研究院)是該火箭的研制單位。
其上市平臺航天工程(603698)深度參與可重復使用火箭的工程總包與系統(tǒng)集成,是“神龍”發(fā)射任務的核心受益方。
航天電子(600879)作為長征二號F火箭的核心供應商,提供箭上遙測終端與MEMS慣導系統(tǒng),是航天器回收段姿態(tài)控制的關鍵企業(yè)。
航天動力(600343)作為航天六院的核心上市平臺,負責液體火箭發(fā)動機相關技術研發(fā)。“神龍”的軌道機動發(fā)動機、姿控發(fā)動機等關鍵部件,均離不開航天六院的技術支撐。
當然,我們也必須清楚,目前“神龍”仍需要更多次試驗,來驗證復用頻次與技術可靠性,現(xiàn)在仍是商業(yè)化的早期階段。
但這些技術挑戰(zhàn)正在快速被攻克,預計未來3-4年,“神龍”將實現(xiàn)10次以上復用,單次任務成本降至5000萬美元以下;朱雀三號等可回收火箭實現(xiàn)常態(tài)化復用,發(fā)射成本降至每公斤3萬元人民幣以內(nèi)。
到時,可重復使用火箭將與“神龍”形成“火箭+航天器”的雙復用組合。
另外,“千帆星座”實現(xiàn)大規(guī)模全球組網(wǎng),“神龍”成為星座部署與維護的核心工具,我國也將實現(xiàn)首次亞軌道載人旅游實現(xiàn)飛行,太空旅游市場正式啟動。
到2030年,預計中國商業(yè)航天市場規(guī)模將突破6萬億元,“神龍”衍生出載人版、貨運版、科研版等多個型號,成為全球太空經(jīng)濟的核心基礎設施之一。
太空之路,道阻且長,但行則將至。
“神龍”出鞘,中國航天的下一個時代,已經(jīng)到來。
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