在這場沒有硝煙的航天競賽中,中國商業航天正以令人矚目的速度崛起。未來,中國商業航天有望從追趕者轉變為引領者,在全球商業航天舞臺上大放異彩。
2023年4月20日,SpaceX的“星艦”在萬眾矚目下成功發射,瞬間點燃了全球對商業航天的熱情。這一壯舉不僅標志著非國家實體在航天領域的崛起,也讓曾經遙不可及的航天事業走進了普通大眾的視野。在全球局部熱點事件中,SpaceX的“星鏈”技術大顯身手,成為衛星通信領域的“隱形英雄”,進一步推動了商業航天的普及化。
如今,商業航天不再是國家專屬的“高冷”領域,而是一片充滿活力的創新沃土。全球范圍內,企業紛紛涌入這條賽道,新技術、新模式層出不窮。美國有SpaceX領跑,歐洲的空中客車、泰雷茲和萊昂納多也不甘示弱,推出了OneWeb業務。而在中國,一批新興的商業航天公司,如星際榮耀、星河動力、藍箭航天、天兵科技、星途探索、深藍航天等,如雨后春筍般涌現,它們正以蓬勃的活力,推動著中國商業航天經濟的騰飛。
三級跨越開啟市場化新征程
曾經,航天事業是各國政府的“專屬舞臺”。如今,商業航天卻以“營利為導向”的市場化模式,開啟了全新的篇章。商業航天不再是“高高在上”的科研項目,而是走進大眾生活,成為推動通信、導航、遙感等領域發展的強大引擎。
商業航天的發展經歷了精彩的“三級跳”:1980年代是商業航天剛剛起步的時期,主要由各國政府推動,任務也相對單一,基本是發射商業衛星;在2000年代,SpaceX橫空出世,以低成本、高效率的火箭發射技術打破了傳統航天巨頭的壟斷格局,成為商業航天的“破局者”。自SpaceX星艦出現后,中國、歐洲、日本、韓國、印度等具有航天技術的國家和地區競相發展出多家商業航天機構,商業航天技術得到穩步推進;2020年代,商業航天進入高速發展期,市場規模迅速擴大,技術創新層出不窮,全球競爭格局逐漸形成,這一時期發展出多種創新技術,使商業航天的產業鏈條初現。
從初創期的探索讓商業航天初具雛形,到突破期的競爭格局激發技術變革熱情,再到產業化加速期的市場需求激增,驅動創新技術落地成為商業航天發展的核心動力。比如,可重復利用火箭技術、衛星互聯星座技術、火箭推進技術、深空探測技術等,都是這一發展脈絡下結出的碩果,它們不僅是商業航天發展到新階段的重要標志,也將重塑人類探索太空、利用太空資源的方式,推動商業航天產業朝著更高效、更廣泛的方向邁進。
5月15日,SpaceX獲準可進行星艦發射次數增加。圖/SpaceX
政策賦能商業航天進入發展快車道
2020年以來,全球商業航天政策環境發生了顯著變化。各國政府紛紛通過立法、監管松綁、資金支持與國際合作等方式,助推商業航天行業快速發展。這種政策轉向既源于太空資源開發的巨大經濟潛力,也受到SpaceX等商業航天企業技術突破的刺激,形成了全球競爭與合作并存的新格局。
作為先行者,美國于2017年12月推出了《太空政策指令1號》,指示NASA開始重返月球計劃,并優先采購商業月球載荷服務,還通過“商業月球有效載荷服務計劃”(CLPS)將月球開發從政府主導轉向公私協同模式,推動私營企業參與探月。同時放寬了商業遙感衛星的出口管制,放寬分辨率限制,并且批準星鏈技術應用的更高頻率落地。
歐洲雖在商業航天發展上起步較晚,但2020年后通過公私合營模式加速追趕——法國設立“太空競爭力中心”,為中小企業提供技術共享和發射服務;德國推出“國家航天創新計劃”,支持商業航天技術研發,并聯合空中客車、西門子等企業成立航天產業聯盟。
中國在同時期也有大動作,將商業航天納入國家戰略,圍繞衛星互聯網、可重復使用火箭等核心技術,構建起從頂層設計到地方實踐的完整政策體系。2023年發布的《關于促進商業航天發展的指導意見》,首次明確許可民營企業參與衛星制造、發射與運營,此舉徹底打通了商業航天從研發、生產到應用的全鏈條。此后,“中國星網”工程加速推進并迅速落地,各地也紛紛出臺突破性新政策。比如,北京、上海設立了商業航天產業基金,海南自由貿易港試點火箭、衛星研發設備進口免稅政策。
一些新興市場也在積極搶占商業航天賽道。比如,印度于2023年4月20日推出了《印度太空政策2023》,允許私營企業全面參考太空領域活動,徹底放開商業衛星發射與衛星制造;阿聯酋推出《商業航天許可框架》,以零關稅、數據隱私保護等政策吸引SpaceX進駐中東設立星鏈網關,打造區域航天經濟樞紐。
2020年,美國通過了《阿爾忒彌斯法案》,為私人實體進行外空天體采礦提供了法律支持,促使深空礦業等新興業態加速發展。
“新藍海”爭奪戰
摩根士丹利預測,2020-2040年全球商業航天市場規模將從約3370億美元增至1萬億美元以上,年復合增長率超10%,其中,衛星互聯網和發射服務增長最快。
在商業航天經濟各版塊中,衛星發射服務2023年規模約42.8億美元,預計2030年達300億美元;衛星互聯網以SpaceX星鏈主導,預計2030年用戶超1億,中國“GW星座”、亞馬遜“柯伊伯計劃”等跟進。衛星制造與運營產業2023年規模約2800億美元,商業通信衛星占比超60%。太空旅游2023年規模約8億美元,預計2030年或破30億美元。在可回收火箭技術領域,美國(以SpaceX、Rocket Lab為代表)、中國(以藍箭航天、星際榮耀為代表)、歐洲(以Arianespace為代表)三足鼎立;遙感與導航中,高分辨率遙感受農業、環保、災害監測等領域應用驅動需求激增,北斗(中國)、GPS(美國)、GaliLeo(歐洲)等各導航系統得到發展;太空旅游起步,亞軌道旅行(以維珍銀河、藍色起源為代表)已商業化,但軌道旅行(以SpaceX為代表)仍屬高端市場,有待進一步開發。
未來,預計商業航天中的數據服務、終端或成利潤高地,商業航天將進一步向規模化、大眾化方向發展。
商業航天呈現“高增長、高分化”特征,衛星互聯網和可重復發射服務是核心增長極。從區域看,商業航天的競爭呈現美國領跑,中、歐加速追趕的格局。美國在商業航天技術、商業融資等方面具有較大的優勢,在商業航天服務如太空旅游等方面也是開拓者。美國作為全球商業航天主導者,私營企業占發射市場70%以上份額,其還通過《商業航天發射法案》這樣的政策支持商業航天來推動創新。中國也推出了一系列政策,帶動商業火箭公司(如藍箭航天、星河動力)快速崛起,但衛星互聯網領域受國際競爭制約。歐洲商業航天起步較慢,依賴政府項目(如歐洲空間局),目前正通過公私合作(如Arianespace)追趕。其他國家如印度、阿聯酋等通過差異化策略切入市場。
在軌道資源上,由于低軌衛星軌道容量有限,國際電信聯盟又要求“先到先得”,因此,先發射和發射數量更多的衛星將占有更多優勢。截至2024年7月,SpaceX星鏈實際已部署超6700顆衛星;中國“GW星座”,計劃發射約1.3萬顆衛星;亞馬遜“柯伊伯計劃”計劃部署3236顆衛星組網。頻譜與軌道資源的爭奪日趨激烈,國際電信聯盟(ITU)分配的頻譜和軌道位置成為稀缺資源,中美歐爭奪激烈。在遙感數據服務方面,由農業監測、災害預警、國防安全需求推動,競爭焦點在于數據精度與實時性。在資本與生態整合方面,由于美國資本市場發達,融資相對容易,美國企業具有商業化的明顯優勢:SpaceX估值超1500億美元,2023年就已融資25億美元。而中國等新興市場的私營企業依賴政府訂單或風險投資(如中國藍箭航天獲超10億美元融資)。產業鏈整合方面,SpaceX自研火箭、衛星、地面終端,控制全鏈條成本,具有較大市場知名度。同期,亞馬遜“柯伊伯計劃”與藍色起源火箭協同,組建商業航天生態聯盟。
隨著人工智能的快速進步,未來AI與自動化將進一步深入滲透到商業航天的各個方面,如自動識別遙感衛星圖像數據的AI分析技術等。在可持續性發展上,減少太空碎片(如歐洲“清潔太空”計劃)、采用綠色燃料(如液氧甲烷)也將迎來眾多競爭者。在市場占有上,非洲、東南亞衛星互聯網基礎設施落后,存在多個市場空白點, 這些空白市場已有頭部公司進入爭奪,如星鏈在尼日利亞、菲律賓等地落地。
在目前的競爭格局中,美國在技術、資本、政策等層面全面領先,處在第一梯隊;中國、歐洲是第二梯隊,正在調動政策、革新技術極力追趕;新興市場玩家如印度、阿聯酋也在入場爭奪特定細分市場(印度進入低成本發射賽道、阿聯酋進入深空探測賽道)。
玉兔月球車是中國探月工程的重要成果之一,展現了中國在航天探測領域的先進技術和深厚實力。
中國商業航天崛起“三部曲”
中國在商業航天領域的發展,呈現出“政策支持+技術突破+區域試點”的“三步走”特點。
近年來,中國政府出臺了一系列鼓勵商業航天發展的政策,如《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025年)》等,為商業航天企業在項目審批、資金扶持、稅收優惠等方面提供了有力支持,吸引了大量社會資本進入商業航天領域。中國政府將商業航天視為戰略性新興產業,一系列“真金白銀”的支持政策為商業航天企業提供了強有力的“后盾”。
在航天領域,可重復使用火箭技術是降低太空探索成本的關鍵,但目前仍存在諸多技術壁壘,降低單次發射成本成為其核心攻關方向。熱防護與結構耐受性是首當其沖的難題。由于火箭再入大氣層時承受超高溫(可達1600℃),這對材料和結構設計提出了嚴苛要求。以SpaceX的PICA-X防熱瓦為例,該材料由酚醛浸漬碳燒蝕復合材料制成,通過表層燒蝕帶走熱量,同時內層低密度結構起到隔熱作用,在“獵鷹9號”的多次回收中展現出良好性能。而SpaceX星艦采用的“熱分離”技術在多次試飛中發生爆炸,暴露了高溫環境下材料穩定性和熱應力分布控制的技術短板。
精準回收控制是另一道技術難關。可重復使用火箭的垂直回收對制導導航與控制系統(GNC)要求極高,需在大氣層內完成復雜的姿態調整和軌跡修正。比如,“獵鷹9號”通過柵格舵和發動機矢量控制實現誤差小于10米的精準回收。
在探月工程領域,自2004年中國嫦娥工程啟動以來,通過嫦娥系列任務實現了繞月探測、月面軟著陸、采樣返回以及月球背面探測等重大突破。由于地球與月球距離約38萬公里,探測器需精準進入繞月軌道,軌道設計需考慮引力攝動、太陽風等因素。在繞月探測階段,中國通過多次軌道修正和自主導航技術,確保探測器準確進入并維持月球軌道,成功實現了地月轉移軌道精確控制。同時,針對遠距離通信信號衰減嚴重、數據傳輸速率受限的問題,中國通過在國內外建立深空測控網,結合國際協作,提升信號接收與指令控制能力。面對月球晝夜溫差極大(-180℃至130℃)的挑戰,中國采用太陽能帆板與蓄電池組合供電,結合熱控涂層、電加熱器及隔熱材料,實現溫度動態平衡。在月面軟著陸階段,中國研發出激光三維成像避障系統,通過變推力發動機實現多階段減速——“粗避障+精避障”組合控制;在月球背面中繼通信方面,發射“鵲橋”中繼衛星至地月L2點,首次實現月球背面與地球的實時數據中繼;在月面采樣返回階段,設計鉆取和表取雙模式采樣機械臂,實現2公斤月壤自動化封裝;在月面起飛與交會對接階段,采用“月球軌道無人交會對接”技術,通過高精度導航實現“抓取式”對接;在再入返回地球階段,采用“半彈道跳躍式再入”技術,并研發新型輕質防熱材料。
在火星探測上,中國于2020年7月23日發射了“天問一號”,成為全球首個通過單次任務實現火星環繞、著陸和巡視探測的國家,創造了深空探測史上的里程碑。火星探測技術復雜程度要求更高,祝融號火星車的設計壽命為90個火星日(約92個地球日),但實際運行超過1年,累計行駛約1.9公里,遠超預期。其著陸采用“氣動減速+降落傘+反推發動機+著陸腿緩沖”組合方案,結合地形識別與避障技術,在烏托邦平原南部安全著陸。針對火星沙塵覆蓋問題,祝融號采用可調節角度的太陽能翼,結合除塵設計(如振動除沙),延長了能源壽命;同時,其使用放射性同位素熱源(钚-238)為設備保溫,抵御火星夜間-100℃低溫。在探測成果上,祝融號在著陸區發現富含含水礦物的板狀巖石,支持了火星遠古存在液態水的假說;火星車還記錄了火星溫度(-20℃ 至-100℃)、氣壓(約800帕)、風速(10米/秒)等參數,首次揭示烏托邦平原的局部氣候特征。此外,火星車還探測出著陸區磁場強度為地球的1/1000,但高于軌道探測值,暗示火星局部地殼有磁場殘留。中國的火星車還搭載法國火星能量粒子分析儀(SEP),開展國際合作研究,并向全球公開部分探測數據供國際科學家研究使用。
天問二號探測器體現了中國在商業航天發展大潮中積極拓展航天應用邊界的決心與擔當。
在其他航天技術領域,比如,在重型火箭、遙感數據服務等領域,中國也取得了顯著進展。這些技術突破為中國商業航天的發展注入了強勁動力。當然,在地外資源利用、行星探礦等前沿領域,仍存在高溫熔融電解技術、微重力環境下金屬打印精度控制、復雜環境著陸、樣本返回運輸等技術難題,等待中國航天人攻克。
中國在海南文昌、甘肅酒泉等地設立了商業航天試點基地,憑借差異化的區位優勢與產業基礎,構建起多元化的商業航天發展格局,吸引了眾多企業入駐。以海南文昌國際航天城為例,截至目前,文昌國際航天城已匯聚深藍航天、零壹空間等數十家商業航天企業,部分企業在此設立衛星研制與發射中心,將園區作為開拓國際商業航天市場的前沿陣地。這里不僅是中國商業航天的“試驗田”,更是全球商業航天企業眼中的“香餑餑”。這些試點項目通過產業鏈延伸,不僅為區域經濟注入強勁動能,也為中國商業航天的整體發展積累了寶貴經驗。
商業航天,這個曾經只被國家隊牢牢占據的“高冷”領域,如今已然成為全球創新競爭的“新戰場”。在這場沒有硝煙的航天競賽中,中國商業航天正以令人矚目的速度崛起。未來,中國商業航天依托強大的制造業基礎、持續的科研投入和不斷優化的營商環境,有望從追趕者轉變為引領者,在全球商業航天舞臺上大放異彩。
(文章來源:《創意世界》2025年6月號)
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編校:范曉華,審讀:郭麗
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