SpaceX何以实现超越中国航天的性价比?

2024-06-18
客户到位之日,就是中国“星舰”起飞之时。

编者按:本文来自微信公众号 星海情报局(ID:junwu2333),作者:星海老局,创业邦经授权转载。

十几年来,中国航天一直都是世界航天界的“成本卷王”。

直到我们遇上了马斯克和他的SpaceX。

2009年到2018年的九年时间可以说是中国航天的”黄金发育期”——九年时间里,中国航天发射次数全球占比从7.69%攀升到了34.21%,终于在2018年登顶全球第一。

但到了2023年,情况就完全变了。

2023年,中国航天发射67次,这已经是中国航天迄今为止最好的成绩了。但全球来看,中国航天发射次数占比只有三成,因为这一年的发射冠军是美国,发射了116次,更精确地说,应该是SpaceX——发射了98次,占比44.34%。

而如果看更关键的指标——“发射质量”——那么SpaceX的地位就更超然了:2023年,SpaceX一共发射了1195吨的载荷,占了全球的80%。

根本原因是:SpaceX报价实在太低了,市场竞争力实在太强了。

中国航天的发射成本真的很高吗?

那要看跟谁比。

同样是发射一公斤载荷上天,在传统航天的圈子里,中国“长三乙”的报价为6400美元,美国的“德尔塔”则逼近12800美元——这数据还是美国人自己统计测算的。

实际上,多少年来,单位发射成本最低的始终都是中俄两国的火箭,我们这边是“长三乙”和俄罗斯那边是“质子”和“安加拉河”,单位价格基本都在6000-7000美元/kg,而美国和欧洲的传统航天部门报价则往往会超过10000美元。

由此可见,“高成本”是全世界所有传统航天的共有问题,不是我们一家的问题。而解决高成本的方式,就是完全另起炉灶的“商业航天”。

而在商业航天的圈子里,SpaceX的“重型猎鹰”把这个价格打到了2000美元左右。最近这几天,随着SpaceX“星舰”第四次试射取得了前所未有的大成功,马斯克商业航天的路子,看来是越走越宽了——因为如果“星舰”可以成熟运行,那么卫星发射成本将会面临一场史诗级暴跌,最低预计可以下探到200美元/公斤的史上最低。

猎鹰重型火箭

显然,SpaceX取代了沿用传统航天模式的中国航天,

成为了新一代更厉害的“成本卷王”。

商业航天作为一个产业,它的形成、发展策略也都是按照产业逻辑来进行的。中国想发展商业航天,要去研究的是商业模式和内在规律,而不是很多人津津乐道的“人的问题”。

当然了,把锅甩在人身上,用道德去解答一切问题,相比起查资料、问专家可轻松太多了。

传统航天和商业航天的本质差异

八十年前,美国科学家克劳德·香农提出了“信息论”,此后的互联网、移动通信等诸多行业都可以视为是其理论的延伸。(值得一提的是,香农本人是一个非常有趣且传奇的科学大拿,大家有时间可以去看看他的相关资料,非常精彩。)

在“信息论”的理论体系中,香农提到了一个很有趣的东西——“冗余度”。

简单粗暴的理解就是:人们所传递的信息中有相当一部分内容是多余的,有些情况下,你把这些多余的内容省略掉,最后接收到的信息虽然少了些东西,但也还能用——举个例子:“华中科技大学的“计算机科学与技术专业”实力不俗”这句话在口语里完全可以压缩成“华科计算机很牛逼。”

后来,这个理论被用到了文件压缩和远程通信上。我们手机拍摄的高清视频传到微信上就糊了,这就是这种理论的表现——高清的视频被压缩了,牺牲了一些画质,但却更方便传播了。

讲这些内容,就是为了我们更好地去理解传统航天和商业航天之间的差别。

因为对“冗余度”的理解,恰恰就是传统航天和商业航天之间的一个本质差异。

你说“华科计算机很牛逼”,我还以为“华科”是一个电脑品牌呢。但你说“华中科技大学的计算机科学与技术专业实力不俗”,这就非常精准,肯定不会产生歧义了。

因为,“精准”和“冗余”“高成本”是一体的,

因为,“简洁”和“有损”“便宜”是绑定的。

不可能三角

传统航天,恰恰就是一个极其讲究“精准”的领域——当年周恩来总理提出的“严肃认真,周到细致,稳妥可靠,万无一失”的十六字方针至今都还挂在火箭院办公大楼门口。

“精准”,是必须靠“冗余”来保证的,而“冗余”,意味着容错空间。

所以,在传统航天体系中,有相当大比例的机构、人员、设备并不和火箭、卫星的制造直接相关,但为了保证精准与可靠,这些机构、人员、设备又是不能省的——比如“远望”系列的航天测量船和各种地面站。

甚至在火箭的设计中,足够的冗余容错设计也是极为重要的一环,你必须在火箭紧张有限的空间、重量要求下额外安排相当部分的备份措施。另外,在零部件采购上,重视精准可靠的传统航天往往也会要求零部件有近乎极端的可靠性——这其实也意味着零部件在温度、压力、抗干扰性能上有足够多的冗余。

哪怕是马斯克的“猎鹰9号”也有相当程度的冗余设计——只不过没有传统航天要求那么高罢了。

按照马斯克的那套理论,我们当然可以为了节约成本砍掉这些和火箭制造无关的开销。但我们要真的这么干了,那空间站、登月之类的项目也就别想了,因为对于空间站、登月这种更讲究精准可靠而不是成本的项目来说,这些看似“冗余”的安排是绝对不可舍弃的。

关于航天领域的精准和冗余,其中最极端的例子就是很多网友拿出来玩儿梗的“火箭点火要求用右手大拇指且还要反复练习。”有很多人说这属于中国特有的“核心技术”,但其实吧,只要是传统航天,这种安排都是少不了的——NASA那边把宇航员从基地运往发射架的中巴车也是专门设计改造的“Astrovan”,难道坐公交车就不行了?

NASA Astrovan

还是那句话:传统航天,意在精准可靠,而冗余是保证精准可靠的必要条件。精准度要求越高,冗余配置的就越多,容错空间就越大——传统航天对精准可靠的追求,必然带来很多在外人看来匪夷所思的冗余。

最终的结果就是:航天体系中安排了大量的配套机构、人员、设备,人员要训练,设备要设计、维护......这些林林总总的成本最后都会被分摊进火箭的发射成本之中。

现在,你知道在传统航天时代的中国航天有多牛了吧?

因为美国人也好,俄国人也罢,天底下的传统航天都追求精准可靠、都要准备大量冗余,但我们能在提供冗余、保证精准可靠的同时还有能力把成本压下来。更何况美国对咱们航天口的制裁封锁可一点都没松懈,每年不知道因此损失了多少商业订单——要知道,商业订单越多,意味着你火箭就造的越多,成本也就越能被摊薄。

即便这样,咱们依旧能做到传统航天时代的最强性价比,你说这了得吗?

但现在,时代变了。

随着科技和社会的发展,航天这件事儿开始变成产业了——通信、遥感、导航......太多太多行业现在都需要在太空里布局,需要发射卫星的单位渐渐从原来的军队和科研院所,变成了各行各业的商业公司。

这时候,成本问题就成了一个不得不去好好思考的敏感问题。

回到我们开头的那个例子:为了视频内容在用户之间的传播更便捷,微信一定会压缩原本高清的视频画质,这就是舍弃冗余而追求效率的典型案例。

但是这影响我们看视频了吗?好像也并没有。

因为当事务发展到了特定的阶段,有的东西是可以被省略的。

新时代的新要求

30岁以上的朋友应该对2000年前后咱们小学时代的电脑课还有印象——那时候去学校机房上电脑课之前可是要穿鞋套的,不仅要穿鞋套,机房地板也是特制的架空层。

其实现在想想就很搞笑:难道不穿鞋套就用不了电脑了?就小学生鞋子上带的那点灰尘,真的能给那些386/486电脑多大的毁灭效果吗?2013年我大学毕业的时候,我那机箱里还掏出来一堆虫子呢,也没见它们影响我打游戏啊。

说白了,“穿鞋套”这件事儿,其实就是千禧年时代对电脑的一种“冗余措施”——因为当时计算机成本太高了,学校买来都是要当宝贝一样供着,生怕学生搞坏了。

最后让这种“冗余措施”消失的,是电脑的大范围普及——自从计算机普及后,下一次电脑再和脚产生联系,就是我们坐在网吧和宿舍里边玩边抠脚了。别说灰尘了,烟灰掉进键盘里也没见谁把这个当回事儿的。

所以,整个逻辑其实是这样的:因为资源紧张、成本高昂,所以每一次使用都要格外重视,每一次都要配备足够的冗余措施来做保险。但随着技术发展,随着成本和门槛越来越低,产品可靠性越来越高,我们也就不用那么紧张了,相应的冗余也就可以减少了。

时间到了2010年前后,航天领域其实也渐渐走到了这样的一个节点——近地轨道的火箭制造、卫星制造、发射等等环节其实都已经很成熟了,生产力也上来了,已经有了大规模低成本生产的条件了。

与此同时,需求侧也变了:最典型的卫星产品,从原来的大型、军用、高轨道变成了小型、商用、低轨道——这就让卫星的研制时间从六七年变成了几个月,从几千万美元的成本变成了只要几百万元人民币,卫星已经从原来的实验室里的科研设计,变成了流水线上走下来的工业品。

马斯克的SpaceX,踩中的就是这样的一个趋势。

马斯克砍成本的案例,我们之前讲过,很多媒体也都说过,这里就不多赘述了,说来说去都是一些“用不锈钢造火箭”、“用工业级零部件取代航天级零部件”的高水平小故事......这些都是小操作,对于降低成本很有用,但更重要的,其实是以下两点:

第一,死磕猎鹰平台和梅林发动机,进行通用化的设计,实现火箭零部件批量化的生产。最终的结果就是“猎鹰9号”变成了“猎鹰重型”,而两种火箭之间的零部件通用程度相当高——重型猎鹰某种意义上完全可以说就是“猎鹰9号乘以三”。

第二,看准了卫星通信的市场,靠着NASA和美军的支持,搞了星链计划。

发展到现在,猎鹰系列352次发射取得了350次成功,成功率99%,可靠性已经达到了世界顶级。星链公司去年也实现了盈利,现在也能独立赚钱养家了。星舰第四次试射也取得了前所未有的成功,眼看着两三年内就要服役。

马斯克的管理能力、个人魅力,NASA的技术积累和订单,华盛顿老同志和军头们的鼎力支持......这些因素都促成了SpaceX的成功,但根子上,起到本质作用的,还是生产力水平到火候了,航天相关生产制造,已经可以大规模工业生产了。

中国商业航天,前途如何?

马斯克和SpaceX再牛逼,和我们其实也没啥太大的关系。

如果有,那也是竞争关系。

我们最关心的,其实是中国商业航天的前途问题。

不过,话说回来:中国商业航天的前途,真的仅仅是航天工业的事儿吗?

怎么可能?

2023年,星链业务的收入是42亿美元,而火箭发射业务的收入是35亿美元,SpaceX与其说是一个火箭公司,不如说是一个电信服务商,只不过他们不建基站和铁塔而已。现在SpaceX在全球已经有了230万付费用户,大多数都在美国——美国拉垮的基建反而成了星链发育的热土,毕竟中西部平原里的农场主们也是有上网需要的,美国电信肯定不会给他们专门修铁塔,但马斯克的卫星在这个时候可就太有用了。

特别值得注意的是:2023年星链的用户几乎翻倍,增长了90%,国际用户则直接涨了200%。

说白了,星链赚的就是那些基建薄弱地区连不上正常网络的人的网费——在法国,星链的收费现在最低只要45美元/月了,而美国市场上,平均的花销是120美元/月。而且买这种服务的并不是什么需要天天进山下海的特殊用户,人家真的就是日常上网用。

现在,“终端用户——星链业务——SpaceX”的链路已经跑通了,尤其是星链业务已经比射火箭更赚钱了。说到底就是:造火箭并非难事,真正的问题在于找到足够 的客户——只有客户足够多,火箭发射成本才会被摊平,投资人们也才会有信心。

星链这两年的成绩表明:靠着星链业务也可以支撑火箭发射的成本了,

因为火箭成本足够低,所以能搞星链业务;

因为星链用户越来越多,所以卫星需求越来越大;

因为卫星需求越来越大,所以火箭越射越多;

因为火箭越射越多,所以成本越来越低。

......

综合起来就是:因为成本低,所以成本低。

只是对于我们来说,问题就比较尴尬了,尤其是类似星链的业务,基本上只能在海外市场发育了——因为本土的基建太牛逼了,走到哪里都有信号,联网这件事对我们来说本身就很低成本,用卫星反而成本高了。

对中国商业航天来说,星链的这个路数肯定是走不通了,即便能走也是在海外,且不说成本上能不能击败星链,到时候来自大洋彼岸的各种制裁肯定也是少不了的。总之,我们肯定也要发展卫星互联网,但我们肯定不急于和星链争夺市 场。

因此,在这 个语境下,对于中国商业航天来说,命运与前途就取决于三个东西:

第一,国家的支持。

第二,中国整体产业的发展升级。

第三,海外市场拓展。

短期内,官方的政策支持和订单就是及时雨。近地轨道卫星发射的任务,完全可以交给发育中的商业航天公司来外包,一方面降低发射成本,一方面培养本土商业航天公司。与此同时,传统航天部门则可以腾出产能来完成登月、探索火星之类成本上不怎么敏感的任务。

而至于长期发育,则取决于我们整体的产业升级和海外市场——我们需要越来越多对太空有诉求的公司和产业,我们需要帮助亚非拉不发达的第三世界兄弟姐妹们发 射属于他们的卫星,你看我们帮巴基斯坦发射卫星后当地人兴奋成啥样了么?这事情是有前途的。

结语

有人说马斯克和SpaceX相当于是给航天领域做了“祛魅”,撕下了航天领域长期以来的神秘外衣——这个观点很有意思,但并不是特别严谨——咱们小时候用电脑还要穿鞋套呢?最后难道有人给电脑“祛魅”了么?

根本来说,这是一个生产力发育到特定阶段的必然结果而已。

不过,很多人拿着马斯克的成功说国内如何如何,这就很搞笑——马斯克奋斗二十年,终于让大家都看到了航天产品的工业化,终于让航天从科研项目变成了大产业,终于下掉了航天领域自从冷战时期就套上的光环。

结果这帮人又给人家马斯克戴回去了。

当然,马斯克和SpaceX的成功实际上也给了我们很多启示:

第一,中国的航天从技术上可以把马斯克按在地上摩擦,空间站和登月都是马斯克现在根本玩儿不了的东西,所以技术问题并不是中国商业航天发育缓慢的根本问题,真正值得思考的问题是:是什么在支撑马斯克和spacex让他们可以一路炸炸炸而不泄气。

这个问题归根结底就是:因为spacex的营收让人有希望,让投资人看到了成功的希望,然后支持 他继续炸炸炸。让支持你的人、让旁观你的人越来越多地在你身上看到希望,这才是取得更多人支持乃至成功的路径。

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第三,商业航天快速发育的前提是旺盛的需求,这一点在国内是比较尴尬的。因为马斯克的成功来自于波 音洛马他们组织的ULA联盟割韭菜割的太狠,NASA绷不住了才需要扶持一个民间机构射火箭。再加上美国基建本来就不太行,带来了卫星互联网需求。

但我们不一样,中国航天祖祖辈辈玩儿的就是一个童叟无欺、质优价廉,本来就不割韭菜,本来就是成本卷王。 我们的基础建设主打的则是一个无孔不入——只要有人定居的地方就一定给你水电网都接上。

这个,看上去就像是世界给我们开了一个不大不小的玩笑。

因此,SpaceX当然是我们应当追赶的目标,但其路径并不适合我们——我们的基建和火箭报价本来就挺好,没必要重复走他的路,毕竟那不是我们的路。

马斯克的星舰已经逼近成功,这很好,因为他又一次地在航天产业的探索上做出了伟大的尝试。而对我们来说,先在全球范围内挖掘出足够的客户,显然更重要。

客户到位之日,就是中国“星舰”起飞之时。

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