SpaceX公司专利布局及技术分析

北京航天长征科技信息研究所

佟艳春 景晨思 乔淑欣 马俊杰

美国太空探索技术公司（SpaceX）成立于2002 年6 月，是由埃隆h 马斯克投资建立的一家私营太空运输公司，目前拥有员工约6000 人。SpaceX 公司最初主要提供商业航天发射服务，随后逐步将业务扩展至载人航天货物运输和乘员运输、低轨宽带通信服务等领域，发展了“猎鹰”系列运载火箭、“龙”飞船、“载人龙”飞船、“星链”星座等航天系统。其产品以可重复使用、发射成本低和飞行可靠性高为特点。首创了运载火箭回收与复用、商业货运飞船与空间站对接、商业载人飞船运送航天员等。基于此，本文对公司相关专利技术进行了探究，以期为我国商业航天的技术发展及知识产权保护提供借鉴。

一、专利总体状况

1.专利申请情况

SpaceX 公司自成立以来共申请专利102 件，在2002 年成立后的10 多年里基本没有专利申请，仅在2005 年申请了2 件专利。直到2016 年10 月公司才开始再次进行专利申请。专利申请趋势如图1 所示。

图1 SpaceX公司专利申请趋势

SpaceX 公司在2016 年之前很少进行专利申请，这与其创始人埃隆h 马斯克对知识产权的态度有关。在2012 年接受《WIRED》杂志访谈时，埃隆h 马斯克曾提到：“SpaceX 基本没有专利申请”。从2016 年开始，SpaceX 公司专利申请开始有大幅转变，其主要原因包括两点。一是“星链”计划的启动。该计划从2015 年公布之后，已经进入了研发重要时期；二是与同类美国商业航天公司的市场竞争。2014 年，同为美国私营太空运输公司的蓝色起源公司的太空运载火箭海上着陆专利（公开号US8678321 B2）获得授权，这意味着SpaceX 公司将有可能向该公司支付价值不菲的专利许可费。于是SpaceX 公司就该专利向美国专利审判和上诉委员会提起专利失效的申请。诉讼结果是该专利的绝大部分权利要求被判定无效，这可能成为SpaceX 公司有意识地开展专利保护工作的助推器。

2.专利申请国及地域分析

SpaceX 公司主要的专利布局区域和目标市场在美国、世界知识产权组织、加拿大、德国、英国、日本和中国台湾。其中，美国专利约占全部专利申请的66.7%，这从一定程度上反映出，该公司置身于美国商业航天充分公开竞争的环境下，开始重视专利布局。SpaceX 公司专利申请区域分布如图2 所示。

图2 SpaceX公司专利申请区域分布

SpaceX 公司专利布局区域除了美国本土，主要是相关客户所在地/国以及相关业务、订单的目标国。例如，2018 年5 月，SpaceX 公司就使用本公司的“猎鹰”9 号成功发射了NEXT（“下一代”）卫星以及GRACE-F0 卫星，用于德国的“星链”网络计划。在与德国开展了相关业务后，SpaceX 公司在2019-2021年在德国布局了7 件发明专利申请和2 件外观设计专利。同时，SpaceX 公司在英国、日本、中国台湾等多国及地区进行了专利布局，向世界知识产权组织递交了部分PCT（《专利合作条约》）专利申请。专利申请国及地域分布及相关业务订单情况如表1 所示。

表1 专利地域分布与相关业务订单情况

SpaceX 公司在国外的专利布局中，除了在中国台湾以及德国的两件发明专利申请以外，其余均为天线的外观设计专利申请，这主要是由于天线的外观容易被仿制，宜采取专利保护方式。据此分析得出，SpaceX 公司针对核心技术多采取技术秘密进行保护，对于容易被仿制的产品外观及技术进行了专利保护。

二、专利技术分布及重点技术情况

SpaceX 公司专利主要涉及推进系统、制造工艺、材料技术、天线系统等技术领域，涵盖火箭和航天器的相关技术。其中，天线系统领域申请了73 件专利，约占专利申请总量的74.5%，如图3 所示。

图3 SpaceX公司专利技术分布图

SpaceX 公司的专利技术分布与公司业务紧密相关。例如，该公司专利申请较多的为天线和通信技术，而天线和通信技术与“星链”计划有关。“星链”计划涵盖了较多的卫星接收天线，天线可广泛应用于终端用户的屋顶、外墙等，外形和技术细节易于被仿制和反向推演，宜采取专利保护。

同时，SpaceX 公司在结构设计、制造工艺方面申请的相关专利也是围绕天线技术展开，推进系统专利较少。分析其原因，SpaceX 公司大量沿用了成熟、通用或可回收技术。例如，“猎鹰”9 号火箭以及“猎鹰”重型火箭均采用了“梅林”发动机，并且在箭体设计及导航控制等方面普遍采用了通用技术和标准化部件。

1.天线相关专利分析

SpaceX 公司大部分专利申请聚焦在天线技术领域，逐项分析专利技术内容，主要包括相控阵列天线技术、卫星天线技术、波速成型器技术、锁相环同步技术等四大类。天线技术重点专利技术图谱如图4 所示。

图4 天线技术重点专利技术图谱

值得注意的是，在天线相关专利中，包括15 件外观设计专利，如表2 所示。这些专利涉及美国、德国、日本以及中国台湾等国家和地区，这更加印证了上述专利产生于“星链”计划。SpaceX 公司在“星链”计划中采取了积极的专利保护策略，为保护其核心技术，避免反向仿制筑牢了知识产权的“防火墙”。

表2 SpaceX公司外观设计专利列表

2.推进技术专利分析

SpaceX 公司于2005 年针对推进系统申请了1 件专利，并获得了授权，目前为授权有效状态。推进技术专利构成图谱如图5 所示。

图5 推进技术专利构成图谱

专利译名为：轴针式喷油嘴的冷却技术，申请日为2005 年8 月4 日，公开日为2009 年3 月17 日。根据专利说明书记载的内容推断，专利有可能涉及到了“梅林”发动机，即“猎鹰”9 号以及“猎鹰”重型所使用的发动机型号。“梅林”发动机源于美国国家航空航天局（NASA）的Fastrac 发动机项目，在此基础上进行了改进，属于技术改进型专利。

该专利的发明人穆勒曾为SpaceX 公司推进部门的副总裁，在此之前，为天合汽车（TRW）的核心设计师之一。2002 年加入SpaceX 公司后，为公司研制出了第一台火箭发动机，并且设计了美国首个使用碳氢助推剂的“梅林”火箭发动机，因此该专利的重要程度较高，推断为SpaceX 公司的核心技术。

3.材料技术重点专利分析

SpaceX 公司在材料技术领域申请了4 件专利，分别涉及金属蜂窝材料的制备、一种合金的制成。其中，2 项专利已经获得授权，公开（公告）号分别为：US10486389B2、US10844464B1；1 项专利处于审查状态，公开（公告）号为US20200086602A1；1 项专利处于失效状态，公告号为US62485919P0。材料技术相关专利图谱如图6 所示。

图6 材料技术相关专利技术图谱

公告号为US62485919P0 的专利，涉及铌金属合金，最初为美国临时专利申请，专利申请文件1 年失效后，又重新提交了申请号为US10844464B1 的专利申请，并获得授权。

从4 项专利的技术内容上看，铌合金组成物主要用于热防护和结构材料，金属蜂窝材料则是用于航天器以及卫星外壳的制备。这几项技术都是易于反向仿制的技术，例如，使用了热防护材料的整流罩在可重复使用火箭的发射过程中，一旦散落下来，会出现不可控的情况，容易被相关竞争对手收集材料并仿制，需要进行专利保护。

4.电源系统重点专利分析

SpaceX 公司在电源系统领域申请了2 项专利，主要是对航天器电源分配方法等进行了保护，并未提及使用何种电源。2 项专利的公开（公告）号分别为：US20200361637A1、US62847750P0，其中公开（公告）号为US20200361637A1 的专利处于审查状态，而公开（公告）号为US62847750P0 的专利处于失效状态。电源系统重点专利技术图谱如7 所示。

图7 电源系统重点专利技术图谱

其中公开（公告）号为US62847750P0 的专利，涉及预先分配航天器电池电量储存，为美国临时专利申请，专利申请在1 年失效后，又提交了专利公开（公告）号US20200361637A1 的专利申请，目前专利处于审查中。

5.通信技术重点专利分析

通信技术与天线技术存在交集，因此相关专利会有部分重叠，SpaceX 公司在通信技术领域申请了22项专利，占比较高。逐项分析技术内容主要包括同步技术、校准技术、波束成型技术、卫星通信技术、以太网连接技术等。通信技术重点专利技术图谱如图8所示。通信技术与天线技术相关的专利保护的内容多与“星链”计划相关。但是，通信技术侧重于相关技术方法的保护，而天线技术则涉及到技术结构、外形的保护。

图8 通信技术重点专利技术图谱

三、结论

SpaceX 作为新兴的航天公司，经过20 余年的发展，研发成功了“猎鹰”系列火箭、“龙”飞船、“星链”计划等优势产品，在低成本、高可靠航天发射等方面形成了绝对的优势。在专利申请方面，SpaceX 公司秉承“有效保护、动态改进”的原则，积极地保护创新成果。总体来看，SpaceX 公司专利申请较少，技术秘密的保护方式多于专利保护，并且专利保护主要集中在通信技术以及天线技术两个领域，这主要是因为SpaceX 公司现阶段正在大力发展及扩展“星链”计划。而传统的运载技术等，由于沿用了NASA 的成熟技术，因此并未大量地布局专利。

因此，我国商业航天在进行知识产权保护时，也要慎重布局，对于市场前景好、易于仿制的创新成果采取专利保护，而企业核心技术则应采取技术秘密保护；同时，还要创新管理思想和技术理念，提升知识产权转化能力，促进知识产权保护策略与项目管理、技术研发、产品生产、人才队伍研制等相关管理工作的深度融合。