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“50x50”,意為“50個(gè)技術(shù)賽道,50家創(chuàng)業(yè)公司”,是一檔聚焦前沿科技領(lǐng)域創(chuàng)新力量的深度探索欄目。我們以全球視野掃描新興技術(shù)趨勢(shì),每期深入一個(gè)細(xì)分技術(shù)賽道,挖掘最具顛覆潛力的創(chuàng)業(yè)公司。呈現(xiàn)技術(shù)的商業(yè)價(jià)值,展示創(chuàng)新者的先鋒姿態(tài)。 本文為第二篇,專欄集合在文章底部。

很多人還無(wú)法理解,商業(yè)火箭的本質(zhì)是物流行業(yè)。討論物流的起點(diǎn)必須回到貨主需求,而商業(yè)火箭的貨主需求,主要來(lái)自衛(wèi)星。

“星鏈”(Starlink)是由美國(guó)太空技術(shù)公司SpaceX推出的全球衛(wèi)星互聯(lián)項(xiàng)目,計(jì)劃部署4.2萬(wàn)顆衛(wèi)星,為全球提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。自2019年啟動(dòng)以來(lái),已發(fā)射超7000顆,平均每年發(fā)射1100顆。

為了應(yīng)對(duì)這場(chǎng)全球低軌道衛(wèi)星爭(zhēng)霸戰(zhàn),中國(guó)也在2023年前后啟動(dòng)了三個(gè)與“星鏈”相抗衡的星座計(jì)劃,它們分別是“千帆星座”,“GW星座”和“Honghu-3(鴻鵠-3)”。三個(gè)計(jì)劃分別需要部署1.5萬(wàn)、1.3萬(wàn)和1萬(wàn)顆低軌衛(wèi)星,而這總計(jì)3.8萬(wàn)顆衛(wèi)星的目標(biāo),截止當(dāng)前,已發(fā)射數(shù)量?jī)H剛剛超100顆,平均每年僅發(fā)射60顆。

具體測(cè)算而言,單星重量按照500kg,發(fā)射價(jià)格按照4萬(wàn)元/kg估計(jì),該增量市場(chǎng)達(dá)7600億,年均發(fā)射次數(shù)將達(dá)到約500次。隨著衛(wèi)星5~7年壽命更新迭代,還會(huì)持續(xù)帶來(lái)補(bǔ)網(wǎng)需求。龐大的運(yùn)力需求和極為有限的運(yùn)力現(xiàn)狀之間差出了巨大的市場(chǎng)空間。

美國(guó)的衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)由于SpaceX一騎絕塵的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和近乎壟斷的“體內(nèi)消化”(星鏈計(jì)劃本身就由SpaceX主導(dǎo)),使得整體市場(chǎng)99%的份額都被SpaceX獨(dú)占。而在國(guó)內(nèi),由于市場(chǎng)剛剛興起,同時(shí)各家公司的技術(shù)起點(diǎn)都相差無(wú)幾,所以短期內(nèi)都不會(huì)出現(xiàn)SpaceX這樣的壟斷型企業(yè),留給各家火箭公司的機(jī)會(huì)仍充滿想象力且公平。

與傳統(tǒng)物流行業(yè)一樣,貨主對(duì)于商業(yè)火箭公司的訴求主要集中在四個(gè)維度:運(yùn)量足夠大、運(yùn)輸過(guò)程足夠可靠、運(yùn)力排期足夠靈活以及運(yùn)輸成本足夠便宜。而這四個(gè)維度中,目前全行業(yè)最關(guān)心以及最亟待優(yōu)化的維度,就是運(yùn)輸成本。商業(yè)火箭的終局是解決可重復(fù)使用和高成本問(wèn)題,未來(lái)各商業(yè)火箭公司誰(shuí)的成本更低,誰(shuí)才能取得最終的勝利。

SpaceX帶給整個(gè)商業(yè)航天賽道的變革正來(lái)自于它將火箭運(yùn)輸成本成功降低到了1500美元/公斤,并向著100美元/公斤的目標(biāo)進(jìn)發(fā)。目前美國(guó)其他商業(yè)火箭公司的發(fā)射成本仍在2萬(wàn)美元/公斤左右,而我國(guó)的商業(yè)火箭公司的運(yùn)輸成本仍沒(méi)有突破6萬(wàn)元人民幣/公斤的水平。

SpaceX是如何實(shí)現(xiàn)火箭運(yùn)輸成本降低的呢?首先,把火箭做的足夠大,SpaceX將火箭運(yùn)力從10-20噸提升到了100噸以上,很大程度上降低了單位重量的運(yùn)輸成本;第二,SpaceX將不銹鋼卷成箭體,用更高效的蒙皮桁條取代傳統(tǒng)的鋁合金火箭的攪拌摩擦焊工藝,成本直降10倍;第三,SpaceX使用了“筷子夾火箭”這種回收模式,將火箭的重復(fù)利用效率做到了史無(wú)前例。再加上極高發(fā)射頻次形成的規(guī)模效應(yīng),有效降低的保險(xiǎn)成本等其他因素,才有了SpaceX在行業(yè)里引領(lǐng)的成本革命。

而在今年3月初,一家技術(shù)路線全面對(duì)標(biāo)SpaceX星艦產(chǎn)品,同樣采用不銹鋼火箭+液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)+筷子捕獲臂回收方案的創(chuàng)業(yè)公司——由唐文博士創(chuàng)辦的宇石空間,剛剛完成了數(shù)千萬(wàn)元的天使輪融資,此輪融資由麟閣創(chuàng)投領(lǐng)投,鷹潭航天、水木清華校友種子基金跟投。

宇石空間擁有全國(guó)首個(gè)實(shí)現(xiàn)不銹鋼火箭技術(shù)路線的整建制團(tuán)隊(duì),創(chuàng)始人兼CEO唐文博士畢業(yè)于清華大學(xué)航天航空學(xué)院,擁有14年液體火箭動(dòng)力及結(jié)構(gòu)工作經(jīng)驗(yàn),曾實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)首個(gè)不銹鋼液氧甲烷火箭原型機(jī)及靜態(tài)點(diǎn)火,也曾在航天一院體系內(nèi)完整經(jīng)歷了中國(guó)規(guī)模最大運(yùn)力最大的液體火箭CZ-5、中國(guó)空間站貨運(yùn)液體火箭CZ-7 型號(hào)的火箭研制。

近日,宇石空間的創(chuàng)始人兼CEO唐文博士接受了鈦媒體創(chuàng)投家的對(duì)話邀請(qǐng),就宇石空間的技術(shù)路線選擇以及中國(guó)商業(yè)火箭行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)與全球競(jìng)爭(zhēng)力等問(wèn)題進(jìn)行了一次深度溝通。

以下為鈦媒體創(chuàng)投家與唐文博士的對(duì)話全文,略有刪減:

鈦媒體創(chuàng)投家:為什么是不銹鋼?

唐文博士:運(yùn)力要求倒逼著火箭箭體直徑不斷提升,箭體不斷變大,目前最常見(jiàn)的鋁合金箭體將會(huì)面臨非常高的技術(shù)障礙和成本障礙。

就基本的材料及力學(xué)理論而言,不銹鋼的熔點(diǎn)、高溫下的強(qiáng)度極限都遠(yuǎn)高于鋁合金,這意味著不銹鋼相比鋁合金擁有更優(yōu)異的耐氣動(dòng)加熱和耐氣動(dòng)作用力的能力。

過(guò)去,由于鋁合金材料無(wú)法在火箭回收降落時(shí)的氣動(dòng)作用力和氣動(dòng)熱影響下保持箭體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,因此在火箭回收時(shí)必須要進(jìn)行一次再點(diǎn)火,來(lái)降低火箭降落速度,減弱降落時(shí)承受的氣動(dòng)作用力和氣動(dòng)熱,這一必要?jiǎng)幼饕矔?huì)額外消耗大量的燃料,同時(shí)也占用了運(yùn)力。

而不銹鋼火箭則可以憑借其材料的性能優(yōu)勢(shì),不需要再點(diǎn)火即可直接高速穿過(guò)大氣,從而較鋁合金火箭回收方案消耗更少的能量,擁有更強(qiáng)的運(yùn)載能力。

未來(lái)在二子級(jí)的回收工作中,也可以極大地減少保護(hù)鋁合金材料的防熱層的成本,使得不銹鋼箭體進(jìn)一步拉開(kāi)和鋁合金箭體的經(jīng)濟(jì)性差距。

鈦媒體創(chuàng)投家:為什么是液氧甲烷?

唐文博士:區(qū)別于液氧煤油的動(dòng)力方案,液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)解決了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)容易結(jié)焦和積碳的問(wèn)題,能夠延長(zhǎng)使用壽命、降低維護(hù)頻率,更適合火箭的重復(fù)使用。同時(shí),甲烷的成本相對(duì)比較低,甲烷與液氧燃燒過(guò)程穩(wěn)定,更容易提升發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。

鈦媒體創(chuàng)投家:為什么是“筷子夾火箭”?

唐文博士:首先我們需要明確,低成本是商業(yè)航天發(fā)展第一要義,重復(fù)使用是途徑,回收是實(shí)現(xiàn)該目的的手段。就運(yùn)力、制造成本和復(fù)用速度而言,筷子捕獲臂回收都具有明顯優(yōu)勢(shì)。

首先由于筷子捕獲臂回收時(shí)火箭無(wú)需搭載著陸腿(包括復(fù)材結(jié)構(gòu)、展開(kāi)動(dòng)作機(jī)構(gòu)、配套能源等一系列產(chǎn)品),就已經(jīng)為火箭節(jié)約了近4噸的運(yùn)力。

另外,“筷子”捕獲臂使用次數(shù)不少于1000次,單次使用成本約2萬(wàn)元;著陸腿制造成本平均1200萬(wàn)元,使用次數(shù)約20次,單次使用成本約60萬(wàn)元,是“筷子”的三十倍。

就復(fù)用速度而言,根據(jù)“星艦”的驗(yàn)證情況,“筷子”捕獲臂復(fù)用速度可達(dá)到小時(shí)級(jí),而著陸腿回收由于著陸腿復(fù)材結(jié)構(gòu)檢修維護(hù)的復(fù)雜性,其復(fù)用速度難以突破20天。

再加上捕獲臂方案可以直接回收至發(fā)射塔,又節(jié)約了大量著陸腿包括海上回收等方式產(chǎn)生的陸地物流成本。

當(dāng)然,“筷子”捕獲臂基于火箭的彈道落點(diǎn)控制技術(shù)、機(jī)器人感知到執(zhí)行技術(shù)、大型工程機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)技術(shù)的融合,需要跨學(xué)科復(fù)合型的團(tuán)隊(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn),在安全控制層面,若捕獲臂回收失敗,最惡劣情況下將會(huì)損毀發(fā)射塔及周邊設(shè)施。因此,各家火箭公司在應(yīng)用上也更加謹(jǐn)慎。

鈦媒體創(chuàng)投家:制約商業(yè)火箭行業(yè)發(fā)展的普遍性問(wèn)題是什么?

唐文博士:其實(shí)行業(yè)普遍困境主要有兩個(gè)點(diǎn):一個(gè)是價(jià)格高,另一個(gè)就是產(chǎn)能低。價(jià)格高主要表現(xiàn)為運(yùn)輸成本降不下來(lái),這個(gè)難點(diǎn)的解決思路前面已經(jīng)提到過(guò)了。

另一個(gè)難點(diǎn)就是產(chǎn)能低,具體表現(xiàn)為我們的火箭工藝和各項(xiàng)技術(shù)限制了每年的火箭產(chǎn)量以及發(fā)射數(shù)量。過(guò)去連續(xù)三年,我國(guó)的火箭發(fā)射次數(shù)就一直維持在60次左右。

反過(guò)來(lái)看美國(guó),發(fā)射次數(shù)每年都會(huì)提升一個(gè)臺(tái)階。這個(gè)難點(diǎn)的存在是技術(shù)路線的客觀限制,如果我們依然選擇依賴過(guò)去的路徑,不去押注突破性的創(chuàng)新的話,提升產(chǎn)能的唯一途徑,就是把現(xiàn)有的造火箭的方式和產(chǎn)線不斷復(fù)制,也就是繼續(xù)“攤大餅”,這也意味著超量級(jí)的投入。

而提升產(chǎn)能的另一條途徑就是創(chuàng)新,深度融合中國(guó)優(yōu)秀的工業(yè)化制造能力的創(chuàng)新,突破現(xiàn)有的火箭制造方式和產(chǎn)線,我們所堅(jiān)持的不銹鋼箭體路線,就是這種創(chuàng)新。老牌商業(yè)火箭公司技術(shù)路線綁定較深,不易更改技術(shù)路線,這也是留給我們這些初創(chuàng)公司彎道超車的機(jī)會(huì)。

鈦媒體創(chuàng)投家:中美在商業(yè)火箭上的差距是否是不可追趕的?

唐文博士:我首先給個(gè)結(jié)論,在商業(yè)火箭領(lǐng)域,中國(guó)一定會(huì)趕上美國(guó),這是毫無(wú)疑問(wèn)的。

SpaceX已經(jīng)驗(yàn)證了商業(yè)火箭的發(fā)展路徑,實(shí)際上已將火箭發(fā)射的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)工程問(wèn)題?;鸺鳛橐粋€(gè)工業(yè)制造品,最后比拼的其實(shí)就是工業(yè)制造能力。當(dāng)中國(guó)找對(duì)了一個(gè)能夠發(fā)揮自身工業(yè)制造能力的戰(zhàn)略方向時(shí),咱們的“后發(fā)優(yōu)勢(shì)”是非常明顯的,一定會(huì)是后來(lái)者居上。

說(shuō)的直白一點(diǎn),所謂“筷子”,就是一個(gè)承載要求高一點(diǎn),響應(yīng)速度快一點(diǎn)的大型工程機(jī)械,所謂“不銹鋼火箭”,就是一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn),這些正是中國(guó)工業(yè)制造的強(qiáng)項(xiàng)。

所以本質(zhì)上,商業(yè)火箭和AI大模型一樣,雖然美國(guó)領(lǐng)先了一步,但中國(guó)一定會(huì)出現(xiàn)一個(gè)DeepSeek。我覺(jué)得國(guó)內(nèi)追平美國(guó)的商業(yè)火箭水平的時(shí)間,不會(huì)超過(guò)10年。

鈦媒體創(chuàng)投家:宇石空間的愿景是什么?

唐文博士:首先,我覺(jué)得商業(yè)火箭的核心,其實(shí)是太空運(yùn)力的普惠平權(quán)。至少目前為止,整個(gè)行業(yè)還沒(méi)有迎來(lái)我們火箭的DeepSeek時(shí)刻,這也是我們覺(jué)得商業(yè)火箭行業(yè)最大的機(jī)會(huì)。

當(dāng)火箭運(yùn)力至少達(dá)到10噸以上,每公斤的運(yùn)費(fèi)也做到3萬(wàn)元人民幣以下,這才是這個(gè)行業(yè)達(dá)到普惠平權(quán)的時(shí)刻,也是我們短期的目標(biāo)。

再往遠(yuǎn)一點(diǎn)說(shuō),火箭只是一個(gè)切入口,我們對(duì)自己的定位是太空基建的一流服務(wù)商。

當(dāng)火箭實(shí)現(xiàn)我們所說(shuō)的運(yùn)力普惠平權(quán)之后,整個(gè)太空基建才成為可能,地球上的所有基建行業(yè)都需要在太空里重做一遍。那時(shí)的宇石空間,就不僅僅是一個(gè)火箭公司了,而火箭只是我們提供的服務(wù)之一,或許我們的主業(yè)會(huì)變成制造太空版的工程器械也說(shuō)不定。

鈦媒體創(chuàng)投家:宇石空間的首飛計(jì)劃是如何規(guī)劃的?

唐文博士:我們計(jì)劃在2027年上半年實(shí)現(xiàn)自制火箭的首飛,同時(shí)我們希望我們首飛火箭的價(jià)格就能做到3萬(wàn)元/公斤以下。目前我們也已經(jīng)接到了我們首飛客戶的訴求,希望將一個(gè)探測(cè)器打上探索火星的軌道。

近日還有一個(gè)好消息,就是我們的火箭二級(jí)不銹鋼薄壁共底貯箱正式下線,標(biāo)志著我們距離首飛任務(wù)又近了一步。

(本文首發(fā)于鈦媒體App,作者|郭虹妘,編輯|陶天宇)