商业火箭,想说爱你不容易——(二)难以复制的SpaceX
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2024-06-11 21:00
SpaceX无疑是第二轮商业火箭发展浪潮的最大赢家,但它的成功,却可能成为其他商业火箭公司的噩梦……
独家专题
《商业火箭,想说爱你不容易》
出品 |太空与网络
文 | 宇宙工程师
商业火箭的第二次发展浪潮:难以复制的SpaceX
现实与挑战:中国商业火箭未来之路怎么走?
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商业火箭的第二次发展浪潮:
难以复制的SpaceX
经历了短暂的沉寂后,商业火箭迎来了它的颠覆者,埃隆·马斯克和他的SpaceX横空出世,彻底改变了全球商业火箭的发展图景。
2002年2月,
SpaceX成立;
2008年,
猎鹰1号首次成功飞行;
2010年12月,
SpaceX使用猎鹰9号将龙飞船送入轨道,并重返地球;
2012年,
实现龙飞船与国际空间站对接;
2015年,
猎鹰9号火箭一级首次成功着陆回收,
同年提出上万颗卫星的星链计划;
2016年,
猎鹰9号火箭一级首次成功实现海上平台的着陆回收;
2017年,
实现火箭重复使用;
2018年,
重型猎鹰火箭将特斯拉汽车送入太空;
2019年
首批60颗星链卫星发射入轨;
2023年,
人类历史上推力最强、体积最大的火箭“星舰”进行首次发射,遗憾失利;
2024年5月,
猎鹰9号同一枚一级火箭的复用次数达到21次;
6月5日,星链发射总数达到6571颗;
6月6日,星舰第四次发射,首次成功实现海上软着陆……
20余年间,SpaceX创造了一个又一个里程碑,令人目不暇接。
时至今日,SpaceX的最新估值已达到惊人的2000亿美元,大致与英特尔相近,超过老牌航天航空巨头波音近一倍,跻身全球独角兽榜单第二位,仅次于字节跳动。2023年,全球火箭发射次数达到创纪录的221次,其中SpaceX就独占98次,占比高达44.34%,但如果从发射载荷数量来看,高达则高达80%。更难能可贵的是,SpaceX在2023年首次实现盈利,扭转了长期以来大幅亏损的被动局面,也为全球商业火箭公司的未来带来了一丝曙光。
SpaceX无疑是成功的,但我们仍然需要面对一个问题,那就是SpaceX的成功是否具有普遍意义,或者说,SpaceX的模式能否成为众多商业火箭企业追随和效仿的样本?
事实上,与SpaceX同一时期涌现的商业火箭初创公司并不少,其中不乏如杰夫·贝索斯的“蓝色起源”这样资源雄厚、背景强大的强劲对手,但为何只有SpaceX能够在商业火箭这片白骨累累之地向死而生,独领风骚?
对于SpaceX的成功,已有众多的分析和讨论,大致包括以下一些因素。
美国政府、国会、军方,特别是NASA对SpaceX全方位的扶持,双方建立了在商业航天领域“强政府、强市场”的政企合作新模式。
不计成本的技术迭代和全方位创新,打破行业壁垒、全面将各种领域的技术用于SpaceX的研发中,同时集合上下游,垂直集成整条产业链,保证自主可控。
实现了火箭的重复使用、自主生产和垂直整合、大规模化生产和效益最大化以及精益生产和快速迭代,不断降低成本,在航天竞争中取得了明显的发射价格优势。
马斯克强大的领导力和影响力,为梦想不计得失的理想主义者的执着,不惧失败的挑战精神和冒险精神,以及超强的抗打击能力。
集合了各类顶尖人才的高层管理团队,以及完善的人才招揽和培养机制。
以星链为核心,形成了完整的商业闭环,实现了公司经营的正向收益。
可以看到,SpaceX的成功是各种因素叠加综合产生的结果。但SpaceX的成功是否能够复制?
对此,不妨从以下几个方面进行考察。
(1)当今的商业火箭企业是否能具备SpaceX拥有的长期持续的资金和订单支撑
事实上,在2023年之前的20年时间里,SpaceX一直处于巨额亏损状态,特别是最近的2021和2022年,两年就花掉85亿美元,亏损额分别高达9.68亿美元和5.59亿美元。成立20多年来,总投入数以百亿美元计。
如此巨额的投入从哪里来?主要有三个途径。
政府和军方多年来持续不断的
资金和订单供给
据统计,截至2021年,SpaceX共获得美国政府支持经费和订单151.7亿美元,占总经费的62%,其中NASA就超过50亿美元,几乎是中国载人航天工程1992年至2013年间的总投资。而在资金压力巨大的2006年到2018年,SpaceX从NASA和美国军方得到的项目订单高达80亿美元,是该阶段公司营收的主要来源。
更关键的是,每当SpaceX资金链断裂,濒临破产边缘时,NASA都担当了拯救者的角色。例如,2006年,猎鹰1号第一次发射失败,但随即从NASA获得了2.76亿美元商业轨道运输服务合同;2008年,猎鹰1号连续三次发射失败,第四次发射前,几乎山穷水尽,但发射成功后,马上获得了价值16亿美元的商业补给服务合同,这也成为SpaceX起死回生的拐点。
随着SpaceX技术的不断突破和影响力的不断扩大,2015年以后,SpaceX每年的融资金额平均达十亿美元以上。特别是近几年随着估值的大幅度提高,融资金额更是节节攀升。截至2022年底,SpaceX进行了46轮商业融资,累计金额超130亿美元。
此外,内部股票出售和定期要约收购也为SpaceX开辟了更强大的融资渠道,2021年和2022年分别筹集到15亿和20亿美元,2023年这一数字更增加到数十亿美元。目前,SpaceX正考虑以每股108美元至110美元的出售股份,这一价格对应于2000亿美元的最新估值。
2002年,马斯克个人出资1亿美元创立了SpaceX,并且为了保证公司的理念、目标和运营、管理的自主性,不过多受到外界干扰,创业早期曾拒绝了许多外部投资。
特斯拉的巨大成功,使马斯克跻身于超级富豪行列,并一度将其推上全球首富之位,这也使马斯克有了更雄厚的资金投入SpaceX。仅2023年,马斯克对“星舰”项目的投资就接近30亿美元。而在SpaceX面临资金困难时,马斯克也曾多次出售特斯拉的股票以解燃眉之急。
可以说,SpaceX的发展史就是一个烧钱史,烧的是来自各方的钱,政府和NASA的,投资人的,当然,也包括马斯克自己的。而SpaceX的年度投入,甚至可以超过除中美外的所有国家的航天投入,即便与全球排名第二的中国相比,差距也不大——2023年,SpaceX总投入80多亿美元,而中国航天的国家年度投入是百亿美元左右。
如果将目光放在商业航天领域,对比则更为强烈。
从全球范围来看,根据美国航天资本公司(Space Capital)发布的数据,2023年,全球365家商业航天企业经417轮次私募融资获得179亿美元投资,平均每个企业不到5000万美元。这还是商业航天的所有融资,如果只是商业火箭领域,这一数字无疑更低。
更令人忧虑的是,2023年,全球商业航天私募融资企业数量、金额和轮次在2022年大幅下滑的基础上,融资金额继续减少25.4%、融资企业数量减少8%、融资轮次减少7.1%,均为2016年以来的最低点。这也说明,由于全球宏观经济下滑,加之商业航天发展投资回报周期较长、风险较高,融资难度越来越高,下行趋势越来越明显。
对此,美国Axios新闻网站早在2022年7月就撰文分析了太空创业公司面临的融资困境,“风险投资家们并没有放弃太空竞赛,但他们不打算跑了,而是在走。”
文中称,受全球经济放缓及研发成本高昂等多重因素的共同影响,2022年以来,西方风险投资者放缓了对太空创业公司的投资步伐,这些企业的融资正面临着巨大挑战。这也导致很多太空创业公司要么打算出售给洛克希德·马丁和SpaceX这样的少数行业巨头,要么计划卖给其他大集团的太空创业公司,但如果这些公司打算节省开支,就会出现问题,还会造成连锁效应。但另一方面,考虑到高昂的硬件和研发成本,无论融资环境如何变化,太空创业公司很难控制烧钱的速度。
因此,从资金的规模、来源的多元化,以及投入的持续性和长期性来看,在商业航天领域,SpaceX是前无古人,并且在未来相当长一段时期内,可能也后无来者。
(2)商业火箭市场已进入相对垄断状态,市场空间正在被大幅压缩,产生第二个SpaceX的几率正在无限缩小。
在某种意义上,SpaceX的成功对于商业火箭企业而言,并不能算是一个好消息。因为这意味着跟随者和竞争者的市场机会正在快速消失。
正如前面曾谈到的,2023年,SpaceX共发射98次,占全球火箭发射221次的44.34%,载荷占比则高达80%。撇开没有进入商业发射市场的火箭和载荷,其占比将更为惊人,已经形成了对全球商业火箭市场事实上的垄断。并且,这一趋势在未来几年可能进一步加剧,马斯克称,2024年SpaceX计划发射144次,保持每年50%的增速。而载荷预计将达到全球载荷的90%以上。
SpaceX对市场的垄断将很难被打破,因为这种垄断来自技术的代际领先和价格的数量级优势。
SpaceX宣称,最新的猎鹰9号Block 5型火箭,可以反复发射10次才需要进行必要的检查和部件更换,火箭本身则最高可复用100次。而其他火箭公司的可复用火箭,最领先的还处于试验阶段,距离实际使用还有很长的一段路要走。
从发射成本看,SpaceX大约3000 美元/千克,如果未来星舰实现全箭回收,发射成本可能只需 200 美元/千克。这样的发射价格,对全球商业火箭现有价格体系而言,不啻于降维打击。
垄断意味着技术壁垒和价格壁垒的不断加高,市场格局的不断固化。按照SpaceX对商业火箭价格的统治力和市场占有率,在相当长的一段时期,商业火箭市场很难具有产生第二个SpaceX的土壤。
(3)NASA对SpaceX的技术、人才、资金支持几乎不可能再现
SpaceX的成功,离不开NASA不遗余力的扶持,但这是特殊历史背景下的产物。
后冷战时期,在与苏联的太空竞赛以胜利而告终,NASA的预算一落千丈,加之航天飞机几次爆炸后不得不被迫放弃,航天能力遭到极大打击。而波音、洛马等传统发射任务承包商,不仅价格高昂,而且因循守旧,令NASA十分不满。在经费严重不足、研发持续低迷、发射能力日渐减弱的情况下,NASA不得不考虑改革,扶持新兴商业航天公司,以便形成“鲶鱼”效应,追求更高效更低成本的航天产品和发射服务。
正是在这样的背景下,通过一次又一次的激烈竞争,SpaceX凭借自身的硬实力不断取胜,从而赢得NASA青眼有加,获得了其不遗余力地全方位扶持。
在技术上,NASA向SpaceX开放了“阿波罗计划”和航天飞机研发的大量技术报告,转移了大量成熟技术。例如,阿波罗登月舱下降段发动机,使用针栓式喷注器,后来,这一技术被用于猎鹰9号火箭的梅林1D发动机,实现了更好的推力调节。
NASA还利用自身技术优势加强对SpaceX公司的技术指导,通过直接派驻技术人员和专利转让等方式帮助其发展和验证关键技术。例如,NASA帮助SpaceX公司开发了新的粘接材料,解决了猎鹰9号火箭一级的外壳防热层因低温而脱落的难题,为其实现火箭重复使用目标提供了关键的技术支持。
在人才上,为了扶持SpaceX,NASA为其输送了大量自己的核心技术骨干,其中包括一批航天业内的顶尖高手。在SpaceX 公司管理层中,众多高管曾有大型航天企业或政府机构任职经历,具有丰富的管理经验和专业的技术水平。NASA的人才,与来自波音、麦道、洛马和诺斯罗普·格鲁曼等航天领域巨头的高管层,包括TRW公司的汤姆·穆勒、波音公司的Tim Buzza(德尔塔火箭15年的制造主管),麦道公司的Chris Thompson(麦道三角快帆“DCX”项目火箭回收技术的创始人)等共同组成了堪称有史以来最豪华的航天团队。
在资金上,前面已有论及,这里不再赘述。
此外,NASA还允许SpaceX公司使用测试台架,美国空军为SpaceX公司提供了测试场地。在如此强大的基础设施和人才储备的支持下,SpaceX公司无论在硬件或软件方面都远远优于其他竞争对手。
从某种意义上讲,NASA与SpaceX的合作,并不是简单的政企合作,而是双方共同对美国航天业体制、机制、发展模式进行的一次颠覆性变革。这既是SpaceX的幸运,也是NASA的幸运。
与此相关联的是,完备的立法和政策支撑,为SpaceX这样雄心勃勃的商业火箭公司扫清了法律障碍,提供了长期的权益保障。
美国为商业航天的发展提供了系统的立法和政策支持,先后确立数十个法律法规。其中最令人关注的是2015年11月通过的《美国商业太空发射竞争法案》,法案规定,允许私营航天企业进入外太空探索,以便促进商业航天发展、开发新能源,空间矿工对自己带回来的矿物质将保留所有权和使用权。
(4)SpaceX商业模式形成了完美闭环,但也具有极强的排他性和不可复制性。
2023年,SpaceX首次实现正向现金流,证明了其商业模式的可行性。
SpaceX的业务主要包括卫星制造发射业务、“星链”宽带通信服务、载人航天和运载服务,也在积极拓展如“星盾”、点对点货物运输等新的业务领域。但直到火箭发射与回收日益成熟,以及星链组网密度不断提高,星链用户数量迅速增长并产生正向收益,SpaceX的商业模式才逐渐清晰,形成闭环。
而在此之前,为政府客户(NASA、美国空军等)提供发射服务,是公司最为稳定的资金来源。据统计,截至2021年6月,政府订单收入为151.7亿美元,远超商业市场收入。
主要依赖政府订单的局面,在2023年开始改变。SpaceX的经营数据显示,在当年87.21亿美元的营收中,星链为41.78亿美元,利润6.69亿,成为最大的收入和利润来源。火箭发射收入35.09亿,有63次是发射星链卫星,按猎鹰9号的发射价格计算,大致为42亿美元,火箭发射业务实际上是亏损或者不盈利的。其他业务10亿美元左右,只占整体收入的11.4%。事实上,为了保证星链卫星的发射,SpaceX还拒绝或推迟了一些来自政府的业务。
从这一收入构成来看,SpaceX已经形成了以星链为核心的商业模式,可以说,如果没有星链,SpaceX的商业闭环就无从谈起。
星链的出现,是SpaceX一次自我拯救。猎鹰九号火箭复用成功后,虽然显著降低了成本,但商业卫星的发射需求并没有多大变化,SpaceX很快拿到了全球大部分商业发射订单,迅速进入瓶颈期。
面对这样的不利形势,马斯克借鉴新一代铱星和一网星座项目,全力进军低轨道通信星座领域——星链。因为星链要发射数以万计的低轨道小型通信卫星,这将为猎鹰九号火箭提供充足的发射订单。马斯克此举把缺乏火箭订单的小困难,疯狂放大为建设卫星互联网星座的大难题,实际上是一场豪赌,这是太空服务公司等早期商业航天公司不敢想象的,而正是建设星链的疯狂和成功,反过来又造就了可复用猎鹰九号火箭的巨大成功。
可以说,星链是SpaceX自己创造出来的一个庞大的商业火箭发射市场,没有这个新市场,原有的商业火箭发射市场,是难以支撑SpaceX的发射业务的。
但这一商业模式是难以复制的。理由很简单,一是轨道资源的限制。星链规划的42000颗卫星的数量已经占据了近地轨道可布置卫星数量的一半以上,再操作一个同等规模星座的可能性已微乎其微。二是卫星互联网是一个全球化市场,星链已经占据了先机,后来者将面对极高的进入门槛和竞争压力。从目前乃至相当长一段时期来看,能够从多个层面挑战SpaceX的商业航天企业还很难出现。三是SpaceX已经实现了火箭、卫星等领域的产业整合,垂直集成整条产业链,保证自主可控,并作为链主内嵌于美国乃至全球商业航天产业链,引领着整个行业的创新迭代。
SpaceX无疑是第二轮商业火箭发展浪潮的最大成果,但它的成功同时也成为其他商业火箭公司的噩梦。事实上,就算其他商业火箭能够在技术上跟进甚至赶超猎鹰九号,也并不意味着其在商业发射市场上就肯定获得成功。猎鹰九号火箭已经凭借先发优势占尽先机,充分摊薄了火箭研发和生产线的投资。更重要的是,对于商业运载火箭公司来说,发现和创造市场需求,要比研发火箭技术更重要,这是SpaceX公司遥遥领先的最主要因素。
全球商业火箭发展的现实也证明了这一点。
目前世界范围内,欧洲阿里安航天公司和日本三菱重工公司是彻底的“躺平”状态,从未想过创造商业发射需求;美国商业航天火箭公司中第二成功的火箭实验室,想象力也不够大胆,推出通用的光子号轨道平台,为Varda公司提供卫星服务舱,几乎就是他们想象力的极限,其他商业火箭小公司的前途就更黯淡了;即便同样财大气粗的蓝色起源公司,由于新格伦火箭迟迟未能发射,与SpaceX的差距也越来越大。
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