航天商业化发展趋势展望

■文/翟 尤

1926年3月，美国工程师罗伯特·戈达德发射了全球首枚液体火箭，虽然这枚火箭在空中只飞行了2.5s，飞行高度也仅有12.5m，甚至在现代人看来这枚液体火箭似乎与烟花差不多，但是从0到1的突破仍然具有划时代的意义。95年后，我国先后成功将神舟十三号载人飞船、羲和号卫星送入预定轨道，我国航天事业从此奔向星辰大海。

全球航天商业化发展特征

●按需购买服务打破美国传统航天发展模式

美国早在1984年就开启了商业航天发展进程，当年出台的《空间商业发射法案》允许向商业公司开放火箭发射业务。2000年先后出台的《国家航天运输法案》和《美国国家航天法案》将美国航空航天局（NASA）的工作重点聚焦在科学研究和深空探索等领域，尤其是2005年NASA成立了商业宇航员与货物项目办公室，以公开招标的形式启动了向商业航天企业发包任务并采购相关服务。总体来看，当前美国航天商业化发展具有以下2个特征：

第一，传统承包模式向按需购买服务转变。传统的航天项目研发是由NASA向几大承包商下达指标任务，由于缺乏竞争，承包商存在项目经费开支大且研发效率低等问题，加之美国政府不断削减NASA的预算经费，其经费占比（NASA占美国政府年度支出的比例）也从阿波罗登月时期的4.5%左右逐步降到1%，到2020年仅为0.5%。效率和经费的双重压力倒逼NASA启动改革引入社会资本进驻航天领域，打破了传统的承包模式。NASA不再购买产品或设备的所有权，而是按需购买服务，追求更高效和高性价比的太空探索方式。例如，NASA向SpaceX公司购买运送宇航员或货物进入国际空间站的运输服务，而不是全盘购买SpaceX公司的运载火箭和飞船产品。

第二，构建“阶梯式投资+天使基金”航天商业化孵化模式。美国的航天技术一直处于领先地位，且商业化程度较高。在培育商业航天企业的过程中，NASA依托自身作为美国“国家行政机构+科研机构”的特点，充分发挥风险投资的作用。一方面，NASA对商业航天企业进行的投资并非一次性投入，而是构建阶梯式投资体系。例如，针对某一项目，NASA在企业启动预研时先拨付10%的经费，在完成阶段目标任务后再拨付部分费用，直至项目全部完成后拨付所有款项。另一方面，NASA充分发挥天使投资作用，项目经费不再大包大揽，而是只承担一定比例的费用，剩余部分则由企业自行寻找配套资金或筹款，从而在真正意义上做到引社会资本入局。

●商业化和技术转化推动欧洲成为航天商业化的佼佼者

欧洲一些国家很早就在航天商业化领域开展了相关工作，并取得了实质性进展。2017年，欧盟委员会公布新的航天战略，对航天初创企业提供资金扶持，建立风险资本基金为航天企业进行融资。欧洲航天局2021—2027年的航天预算也由原来的132亿欧元增加到149亿欧元，这一举动旨在深化欧洲在卫星导航、地球观测、空天态势感知和通信安全等领域的投资。

欧洲航天商业化企业领跑上半场。从产业链完整度来看，欧洲航天商业化成熟度较高，且在商业航天领域起步较早。全球第一个商业发射服务商阿里安是由法国提议并联合11个欧洲国家成立的，一度占据全球商业卫星发射任务一半的市场份额。此外，航天产业对国民经济带来了较大的推动作用。英国于2021年9月27日出台的《国家航天战略》显示，英国航天工业雇用了超过4.5万名工人，其平均生产效率是其他行业的2.6倍，每年创造的价值超过164亿英镑，卫星技术为更广泛的经济活动额外创造了3.6万亿英镑的收入。

技术转化推动经济社会发展。航天技术在节能环保、材料学、移动通信、太空育种等多个领域获得了广泛的应用，很多民用技术和民用产品都来自航天技术。截至目前，欧洲航天局已经成功将200多种航天技术转移到非航天领域，同时培育了超过700家与航天技术相关的企业。欧洲航天局构建了较为完善的技术转让机制和体系，主要包括技术转移网络、企业孵化中心、技术论坛等。技术转移网络利用技术经纪人网络评估空间技术的潜在市场需求，实现了技术需求与可用空间技术的匹配。企业孵化中心在欧洲设立了超过18个孵化器中心，将空间技术关联的商业创意转化为商业化公司。据统计，有超过500家初创公司受益于企业孵化中心的成果转化。

当前，世界各国正在加快出台航天产业政策，太空领域成为竞争新高地。在国家竞争的大背景下，企业竞争变得更加多元和激烈。

中国航天商业化梦想

1956年春，在毛泽东、周恩来的鼓励和部署下，钱学森起草了我国航天事业的第一份详细规划——《建立我国国防航空工业的意见书》，从此开启了我国航天事业的征程。

●航天事业推动我国科技创新步伐

与国际上主要国家发展航天事业的经历类似，我国航天事业与国家战略有着不解之缘。长征一号运载火箭的原型是东风四号导弹，长征二号系列火箭的原型则是东风五号导弹，从中不难看出，我国运载火箭的研发主要是从东风系列导弹演变过来的。经过60多年的发展，我国航天事业经历了运载火箭、人造卫星、载人航天、空间站和深空探索等多个关键阶段。

为进一步将先进的航天技术转换为生产力，让航天科技深度融入国民经济建设中，2007年，国防科技工业局、国家发展和改革委员会出台了《关于促进卫星应用产业发展的若干意见》，鼓励社会进行投资，形成具有产业规模和竞争力的卫星通信广播制造和服务企业。2014年，国务院发布《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》，支持民间资本开展卫星商业发射、卫星应用等有关领域的增值产品开发、运营服务和产业化推广。随着规划的出台，商业企业正式迈进航天领域的大门，2015年也被业内称为中国商业航天的元年。统计数据显示，有76%的航天企业是在2015年及以后成立的，在此之后商业资本和社会力量开始逐步发力。

●商业航天企业进入发展快车道

我国商业航天企业实现多项突破。统计数据显示，目前我国的商业航天企业中，民营商业航天企业占比为80%、中国科学院商业航天企业占比为10%、航天系商业航天企业占比为10%。2020年，我国商业航天投资金额首次突破100亿元，同比增长61.21%。同时，商业航天企业在各个领域加快实现了从0到1的突破：2018年，零壹空间发射了我国第一枚民用商业火箭；2019年，星际荣耀发射的双曲线一号运载火箭成功将多颗卫星和有效载荷送入预定轨道；2020年，星河动力的谷神星一号火箭将天启星座十一星成功送入太阳同步轨道；2021年，印度尼西亚发生6.2级地震后，海丝一号卫星提供了全球第一份有效的卫星遥感数据。相较于欧美等国30多年的商业航天开放进程，中国商业航天企业的快速增长引发了全社会的广泛关注。

领域跨界带来全新的商业合作模式。我国商业航天企业的员工主要来自体制内的机构和单位，随着航天事业的逐步扩展，越来越多的跨领域企业加入其中。汽车制造企业、互联网企业围绕自身业务开始布局商业航天领域，跨界能力整合将迸发出更多的创新业务。2021年2月，吉利集团获得国家发展和改革委员会核准签发的商业卫星项目许可批复。同年9月27日，该集团的首颗商业卫星正式下线。2021年9月28日，我国用快舟·和平精英号运载火箭成功将和平精英号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。卫星凭借其立体成像能力，可以为《和平精英》游戏中三维仿真场景提供底图服务。

商业航天企业多而小，与全球前沿技术仍有差距。投资大、周期长、风险高是商业航天的主要特点。我国商业航天企业数量多，但规模普遍较小，难以获得国家重大项目的支持。统计数据显示，我国注册的航天企业约有8.5万家，其中状态为存续、在业的仅有3.8万家。此外，我国可回收运载火箭仍处于试验阶段，距离规模化应用还有一定距离。我国尚未有对标美国猎鹰9号的可以重复发射使用的同类型运载火箭，对未来进入太空的能力和成本带来一定的挑战。

全球航天商业化发展主要趋势

●各国实施太空战略，民营企业参与其中

当前，世界各国正在加快出台航天产业政策，太空领域成为竞争新高地。在国家竞争的大背景下，企业竞争变得更加多元和激烈。一方面，各国政府部门加快航天领域改革和商业化进程。例如，新西兰等国家允许民营企业投资建设商业航天发射场，他们通过租借空闲发射工位给商业公司促进其商业发射活动的开展。韩国政府计划将国有航天运载技术转让给本国的航空航天企业，帮助本国商业航天企业打入不断扩展的全球航天发射市场。印度政府拟进一步扩大与工业领域企业及初创企业的合作，加快专业知识和研发设施的分享，为印度在太空领域探索带来“指数级创新”。另一方面，航天商业化推动国家战略实施。当前卫星轨道资源和频率资源已经成为航天大国的必争之地，商业航天并非纯商业行为，而是通过商业化行动来推动国家战略的实施。例如，NASA授予多家商业航天公司收集月球样本的合同打开了政府机构与商业企业共同开发地外天体的通道，开启了以商业手段购买外太空资源的先例。

●天基云服务产业初露端倪

全球卫星互联网的加快布局对数据传输、存储和运营等天基云服务产业提出了更多需求，尤其是提升在轨卫星的数据传输和计算效率成为研究重点，服务器硬件托管、云中虚拟运行应用程序、边缘计算数据中心服务等在卫星互联网行业中加快普及。一方面，大型互联网企业加快云服务与卫星服务链接，提升应用数据的响应速度。谷歌、微软、亚马逊等互联网企业加快商业航天布局，推出多种云服务，打造覆盖全球的互联网生态体系。2020年，微软公司旗下的云服务项目Azure与星链公司达成合作协议，将微软公司的模块化数据中心（MDC）与星链公司的卫星链接，MDC集装箱具有小型化、可运输、抗极端环境等优势，可将云服务带到全球各个角落，从而形成全球都可以接入云计算的服务能力。2021年，谷歌云与星链公司签署协议，在谷歌数据中心建立SpaceX的星链卫星地面站，把面向企业的互联网和云服务范围扩大到偏远地区。另一方面，初创型企业加快布局卫星间高速数据传输、快速边缘计算、临时数据和灾备数据存储等服务。例如，Analytical Space公司通过建立近地轨道高速光通信间数据传输网络，帮助遥感卫星进行数据回传，从而更加及时敏捷地向客户传输高质量的遥感数据。OrbitsEdge公司在卫星平台上集成机架式服务器，用以处理多源数据并进行分析。需要指出的是，当前天基云服务还处于发展初期，未来一段时间将重点聚焦在基础云服务类型（IaaS）的业务上。北方天空咨询公司预测，到2030年全球天基计算的云服务市场总规模能达到210亿美元。

●航天商业化开启大众化服务窗口

物美价廉的产品和服务是航天商业化能够获得生存空间的重要筹码。只有当运载火箭如同汽车、轮船一样成为可快速重复使用的交通工具，进入太空的成本才会得到根本性的降低。当前，商业航天的产品设计不再追求宇航级的质量和要求，更加注重现有技术的不断迭代和工业化量产。太空亚轨道旅行、遥感图像开箱即用、太空电影拍摄逐步向大众市场普及。一方面，亚轨道旅行成熟度加快。2001年，美国富翁丹尼斯·蒂托花费2 000万美元，通过搭乘俄罗斯联盟号飞船实现了在太空游玩8天的梦想。相较于太空旅游动辄数千万美元的费用，亚轨道飞行相对更加“亲民”，维珍银河公司的太空船票售价在每张20万～25万美元。另一方面，个性化、大众化需求逐步被满足。例如，2021年10月5日，俄罗斯电影《挑战》摄制组被送入国际空间站进行为期11天的太空电影拍摄。瑞银集团（UBS）估测，未来10年太空旅行市场将达到每年30亿美元的规模。

●技术融合加快星地一体化网络建设

5G网络是当前地面无线网络覆盖的重要组成部分，目前全球5G商用网络已达176张。但仍有数十亿人没有使用互联网，超过70%的地理空间没有实现互联网覆盖。低延时、高通量卫星通信不仅能够作为地面网络的有效补充，星地融合组网体系架构还是未来网络发展的重要趋势，可以满足多样化的用户需求，为终端提供智能化的接入服务。一方面，5G网络加快与卫星通信融合。第三代合作伙伴计划（3GPP）在R14版本的标准中就启动了卫星网络与地面5G网络融合的问题研究，在R15版本中讨论了5G与卫星网络融合时的多个应用场景和相关网络架构，定义了卫星网络包含的透明卫星（没有星载处理能力）、再生卫星（具有星载处理能力）两种功能。此外，国际电信联盟、欧盟自主的Sat5G项目都对卫星通信网络与5G移动通信网络的融合技术进行了探索。同时，为了满足用户更为灵活的网络接入方式，需要构建一个高可靠、可控的星地融合组网体系架构。软件定义网络（SDN）作为一种新型网络设计理念，在星地网络的状态监测、资源跨域调度等方面具有优势，成为未来网络融合的重要抓手，应用前景广阔。另一方面，各国加快6G空天一体化网络布局。美国计划以卫星互联网参与下一代通信网络（6G）的竞争。韩国将在2031年前完成100颗微小卫星组成的卫星星座，主要目标是抢占6G关键技术卫星通信市场。为此，韩国政府将在人才培养方面每年组织100人规模的研修计划、60人左右的实习课程、200人以上在职培训。在资金支持方面，韩国对未来3年内开展卫星系统设计的企业，给予每个企业约20亿韩元的支持。