全球知名航天发射基地多元产业发展对标及启示

共 7964字,需浏览 16分钟

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2022-05-13 15:23




引言

中国的航天产业正稳扎稳打进入迅猛发展时期。2021年中国航天全年发射次数达到55发,创造了中国航天发射史上的新纪元,数量位居全球第一(同一年全球航天总发射次数达144次,总数打破1967年以来的最高记录。中国发射次数独占其中的38%),高密度发射的同时保持着高成功率。从2022年已经公布的中国航天发射计划来看,全年发射次数将再创新高,继续引领全球。

中国已经建成甘肃酒泉、山西太原、四川西昌航天发射中心以及海南文昌航天发射场和山东烟台东方航天发射港,初步形成了海陆结合、高纬低纬结合、多种射向结合的航天发射基地格局体系,依托富饶国土的大幅跨度有力保障了中国和海外客户的各类发射任务。这些功能有所差异化各有特色的发射基地资源,在实现中国航天事业稳步前进的基础支撑作用之外,其实还有着更多的产业带动发展潜能,其对关联工业制造产业、科研活动甚至服务民众都具有相当多元的价值潜力,值得充分释放与发掘。

参照国际经验,航天基地产业体系的统筹规划和发展,可以对航天产业本身的精进产生进一步的巨大推动,能够促进资源更集中、研发和制造更高效、物流及其他综合成本更低廉等,同时还能对地方经济转型发展、人才集聚与人才结构转型,以及旅游服务等方面带来巨大提升。

本文将以两个知名国际航天中心的多元产业带动案例为例,梳理提取其中的经验,以期为中国几大发射基地/发射场/发射港的更具有产业和市场经济属性的发展带来一些启示。


典型案例一、美国肯尼迪航天中心案例





地理区位:地处美国东部大西洋沿岸低纬度,允许海洋上空发射并提供安全的空中空间。

肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center,KSC)坐落于美国佛罗里达州的大西洋沿岸梅里特岛(Merritt Island),北纬28度,拥有三个垂直发射垫和一个水平发射场。这里是需要进入赤道或倾斜轨道高达60度(北或南)的太空任务的最佳发射地点,场地允许在远离人口稠密地区的海洋上空发射,并可以提供安全的空中空间。肯尼迪航天中心靠近主要城市奥兰多,拥有众多便利设施和城市资源,包括多所学院和大学、国际机场和港口,还靠近众多航空航天和高科技公司,方便与潜在客户和供应商的联系。

图1:肯尼迪航天中心区位图


发展历史:为支持阿波罗计划诞生到承载系列发射任务,为美国太空计划发挥关键作用。

肯尼迪航天中心于20世纪60年代发展起来,最早用以支持阿波罗计划的土星五号火箭发射。此后,肯尼迪航天中心一直是美国国家航空航天局(NASA)的主要载人航天发射中心,作为发射地点担任了NASA大多数人类太空计划的发射任务,包括1960年代末的阿波罗计划到1975年的阿波罗-联盟测试计划项目,之后支持了从1981年到2011年共计135次的航天飞机发射任务,极大支持了国际空间站的建立和运行,在美国整体的太空计划中发挥着关键作用。

现状发展:后逐步发展成为多用户的商业性航天发射中心,并对区域就业与经济发展产生众多拉动。

肯尼迪航天中心最初是为NASA项目服务的单一政府用户发射综合体,进入21世纪后逐步与多个商业发射供应商合作演变为多用户的商业性航天发射中心。肯尼迪航天中心整个场地长约55千米,宽约10千米,总面积约567平方公里,由如下部分构成:作为神经中枢的39号发射中心和它的两个发射台、KSC工业区、飞行器组装大楼和游客中心。2021年肯尼迪航天中心职工约2千人,包括承包商、租户和施工人员等在内共计能达到约1万人的规模。

肯尼迪航天中心给佛罗里达州带来了显著的经济增长,2019财年带来约39.8亿美元的经济产出,22.7亿美元的GDP贡献,相关的经济活动提供了约2.4万个工作岗位,为佛罗里达州中部社区提供了重要的支持。

图2:肯尼迪航天中心平面布局图


产业布局:围绕航天发射核心产业,延伸航天制造保障产业与旅游业。

肯尼迪航天中心以服务航天发射为核心,关注空间运输和技术、卫星系统和有效载荷、地面和操作支持系统,同时积极探索旅游等子市场。

// 主导产业一:完善航天发射核心能力和产业链条。

肯尼迪航天中心在航天发射领域具备完整的产业链条,包括物理设备、技术实验室和支持服务的“一站式获得”功能。物理设备方面,拥有支持发射和航空航天活动的各种设施、地面系统和设备,包括跑道、航天工业最大的车辆集成设施、低温服务系统、有效载荷处理设施、移动运载火箭和发射控制中心;技术实验室方面,拥有40多个实验室和测试设施;支持服务方面,提供24/7全天候的现场医疗、安全和紧急支持服务。

无论是小型立方体卫星、大型卫星还是深空宇宙飞船,肯尼迪航天中心均具备将不同有效荷载顺利送入太空的设施和能力。人员力量则包括训练有素的团队、先进的生命支持和动物护理专家,以及支持加压和非加压货物处理、测试、运输、处理、集成和恢复的设施。

// 主导产业二:延伸航天发射相关的航天制造等保障产业。

肯尼迪航天中心完备的航天发射能力吸引了大量商业航天制造企业入驻。如2019年,Northrop Grumman租用飞行器组装大楼用于组装和测试其OmegA运载火箭;SpaceX入驻建设集中园区、助推器和整流罩的生产和储存以及一个发射控制中心;Blue Origin扩建了其轨道飞行器制造综合体;波音公司在此完成了三架CST-100 Starliner航天器的生产。

图 3:坐落于肯尼迪航天中心的商业航天企业


// 主导产业三:立足奥兰多丰富的主题公园优势探索航天旅游业等产业。

肯尼迪航天中心全年气候温暖,临近的城市奥兰多集聚了环球影城、迪士尼、海洋世界等多个大型主题公园,深厚的旅游业基础和庞大的旅游人口为肯尼迪航天中心的太空探险旅游发展提供沃土。肯尼迪航天中心面向游客建设了航天主题公园即游客中心(Visitor Complex),在里面举办种类丰富的展览和活动,为游客提供了一窥太空和技术世界的机会。游客中心被划分为不同的任务区,在这些区域内,景点和旅游项目按年代顺序分组,从太空探索的开始,到目前和正在进行的任务,游客可以近距离体验人类在太空中的故事。游客中心还包括历史性的航天器和纪念品,两个IMAX影院,以及一系列的航天机场巴士参观和许多其他展览。在开放期间,游客可以亲临39号发射中心的观察点以及阿波罗—土星5号中心,可以重新体验阿波罗11号的起飞和着陆,这些内容极大地吸引了美国的众多青少年游客。

图 4:肯尼迪航天中心的游客中心地图


游客中心内景点与航天主题密切相关,提供系列的体验活动。火箭公园(Rocket Garden)是历史上拍摄最多的景点之一,塑造了游客中心的天际线,公园内的火箭多数都是真正的原型设备。在其设置的宇航员见面活动(Astronaut Encounter)中游客可与一位资深NASA宇航员见面,曾在太空生活和工作过的指挥官、飞行员、任务和有效载荷专家在现场演示和问答环节中分享他们的经验。美国宇航员名人堂(U.S. Astronaut Hall of Fame) 作为纪念美国宇航员的地方,游客可以通过引人注目的展示了解太空英雄的生活。亚特兰蒂斯号航天飞机(Space Shuttle Atlantis)是美国展示的三架航天飞机之一,它展示了真实的轨道飞行器部分并讲述了美国宇航局30年航天飞机计划的精彩故事。哈勃望远镜剧院(Hubble Space Telescope Theater) 则拥有一个精确的望远镜复制品悬挂在亚特兰蒂斯号航天飞机的两层楼之间,剧院还允许近距离观察哈勃和它的太阳能电池板阵列的配置。

除了游客中心,游客还可以通过巴士参观路线(Kennedy Space Center Bus Tour)进入到肯尼迪航天中心参观最关键的任务区域如发射中心和飞行器组装大楼。巴士参观目的地为阿波罗/土星5号中心(Apollo/Saturn V Centre),这里展览了真正的有史以来在太空中飞行的最大火箭即土星五号火箭,火箭旁边展示了其40多万人的组装人员团队的一些震撼的工作场景。

图 5:游客中心内的火箭公园


图 6:游客中心内的宇航员见面活动


图 7:游客中心内的美国宇航员名人堂


肯尼迪航天中心游客中心每年接待来自全球各地超过150万游客,同时也推动佛罗里达州旅游业发展。肯尼迪航天中心的游客中心本身产生的收入用于支持运营支出,此外,每年数千的商务旅行者前来参观肯尼迪航天中心,这些均带动了当地旅游业发展。2019年肯尼迪航天中心庆祝阿波罗11号发射的黄金周年纪念举办了各类活动,带来了参观人口的显著增加。具体而言,肯尼迪航天中心以西的被称为“美国航天城”的泰特斯维尔针对过夜住宿的税收(针对过夜住宿收取5%的税)从2016至2019年增长了40%。在2019年,游客中心通过运营、资本和旅游相关支出最终为佛罗里达州产生了约3亿美元的经济产出效应,支持了大约2千个工作岗位和超过1.5亿美元的增加值。

图 8:肯尼迪航天中心游客中心人数与泰特斯维尔的过夜住宿税收2019年肯尼迪航天中心游客中心以及商务旅行给佛罗里达州带来的经济效益






核心启示:肯尼迪航天中心服务政府的NASA项目的同时,积极寻求商业客户群促进其资产最大化利用。










面对商业航天市场的复杂多变,在技术发展和市场需求方面存在的许多未知数,肯尼迪航天中心不断提升自身竞争地位。肯尼迪航天中心除了充分发挥其核心竞争力,还通过营销其低成本发展机会以及专业基础设施和资源的战略,增加为商业客户提供的附加值,以建立世界上首屈一指的多用户航天中心。

肯尼迪航天中心制定的《肯尼迪航天中心总体规划(2012-2032)》规划中明确提出其发展目标,即如何在未来20年从一个单一的政府用户发射综合体转变为一个多用户航天中心,支持政府、商业和其他航天发射用户和供应商。同时,规划明确了实现这一转型所需的支持业务的实施和运营框架。规划制定之后,肯尼迪航天中心定期结合规划的实施情况开展总结回顾,包括发展要素、土地使用、资产策略,同时研判新的市场机遇并提出市场策略以保障目标实现。

图 9:肯尼迪航天中心总体规划实施路径



典型案例二、法属圭亚那航天中心案例





地理区位:地处南美赤道地区的欧盟最西边界。

法属圭亚那地处南美洲赤道地区(北纬5度),北临大西洋,与巴西和苏里南接壤,是法国位于南美洲的海外省,人口约30万,政治地位与法国本土省份平等,属于欧盟的一部分,是欧盟地理上最西端的边界。

图 10:法属圭亚那航天中心区位图


历史演变:地处南美的世界知名低纬滨海发射场。

20世纪60年代,法国和欧洲航天局决定在低纬度地区寻找一处滨海、土地开阔、人口稀疏、拥有一定基础设施的场所建设新的航天发射场。法属圭亚那在数十个候选地中脱颖而出,成为最终选址地。1964年,法属圭亚那航天发射中心(Centre Spatial Guyanais,CSG)由此应运而生正式成立。此后欧洲航天局从零开始建设航天发射场,持续拓展保障功能和产业能力。时至今日,CSG园区占地总面积约1000平方公里,已经成为欧洲航天局最主要的航天发射基地,兼顾服务商业航天发射。

现状发展:世界航天的门户,本地经济的引擎。

CSG已经成为欧洲航天局最主要的航天发射场所,近年来承担了阿丽亚娜系列重型火箭、织女星运载火箭的发射任务,成功将詹姆斯·韦伯望远镜、罗塞塔号彗星探测器、国际空间站货运飞船等送入轨道。

CSG不仅承担了众多高水平航天发射任务,而且对所在地——法属圭亚那社会经济发展贡献巨大。运行70年以来,积极采取多种措施与当地社会有机连接,是当地热带农业经济大背景下最主要的高科技产业发展引擎和社会稳定器。2020年,CSG创造的GDP占法属圭亚那当年43.5亿欧元的总产值的四分之一;难能可贵的是在同一年,法国本土经济受疫情影响下滑6%,但是由于法属圭亚那发射场维护和发射活动更具韧性,发挥了稳定剂的作用,使得2020年法属圭亚那GDP与2019年基本持平。从劳动力角度看,CSG是法属圭亚那的第一大雇主,雇佣了当地16%的劳动力(直接雇佣约1700人,间接雇佣约7300人),其中约70%的员工为法属圭亚那本地员工。

产业布局:从特种气体辅材到助燃剂,再到火箭核心构件的产业跃迁之路。

目前,CSG园区已经建成了从航天燃料、特种气体等辅助耗材到火箭助推器生产组装等环节的较为丰富的产业体系,有力推动了法属圭亚那的产业升级。

// 主导产业一:运载火箭关键设备制造业。

Europropulsion固体火箭助推器(EAP)工厂是CSG园区中的主要制造业项目,用于生产和组装大型固体火箭助推器和构件。该工厂占地300公顷,分为制造、组装和测试三大厂房。生产和组装的固体火箭助推器用于和阿丽亚娜-5和织女星等重型运载火箭,年产能16对-20对。

// 主导产业二:航天燃料等辅助耗材工业。

Regulus火箭推进剂工厂可以实现制造、贮存和加注火箭推进剂。Regulus由意大利航天企业Avio运营,运营历史超过30年,累计为CSG的航天任务提供了超过5万吨的推进剂。此外,园区中还设立有特种气体工厂,用于氮气、氦气等气体的制备、液化、运输和存储,用于航天设备的管道吹除、燃料降温等。由于特种气体的操作专业性,园区并匹配有特种车辆运输和管道输送服务。




核心启示:回顾CSG的产业发展历程,兼顾服务发射任务和维护场地运营、注重通过教育投资释放本地产业潜力、根据本地产业能力成熟度循序渐进导入先进产业是法属圭亚那航天经济发展的重要经验。









首先,服务发射任务和维持发射场地运营环境(Maintenance of operational conditions,简称MCO)两大产业类型共同发展是法属圭亚那航天经济的重要特点:根据欧洲航天局统计,2000年-2012年期间CSG每年的发射任务数量波动较大,部分年份甚至仅有3次发射活动。因此,在发射活动低谷期,以维护发射场运营为服务对象的相关产业价值得以彰显。发射场运营的衍生产业涵盖安全环境、生态环境和人居环境等等,从产业角度来看体现在安全测试设施部署调试、绿色电力系统部署、碳中和改造、生物环境多样性补偿等项目中。从经济贡献度来看,服务发射任务和MCO两大产业门类都具有很强的经济带动作用,十二年时间里均创造出70亿欧元左右的产值。

表 1:2000年-2012年CSG经济产出测算

图 11:CSG成立以来航天发射任务次数


此外,法国航天机构通过教育培训、基建投资等多种方式赋能当地社区,不断强化航天中心与当地的连结,是法属圭亚那航天产业得以可持续发展的关键。面对法属圭亚整体产业基础薄弱,大部分劳动力以热带农业为生的客观条件。2014年以来,法国政府每年为当地发展提供约1亿欧元的可持续发展基金,用于本地居民的通用技能培训和航天职业培训。该笔基金的资助对象既包括高等教育也包括中小学教育。得益于该项目,法属圭亚那大学与法国本土大学设立众多合作项目和奖学金项目,使得该大学标榜成为南美洲“唯一的法语大学和欧盟大学”。此外,法国还资助了若干中学学徒制培训项目和数字技能培训项目,为航天相关的运维产业中长期发展储备当地人才。正是由于长期的教育投入,逐渐培育出具备一定航天产业基础技能的人才,才能形成CSG30%外国员工负责精密复杂工作+70%法属圭亚那本地员工承担一般性运维的产业模式。

最后,CSG的组装制造产业发展历史背后体现的是法属圭亚那整体产业的循序渐进跃迁。20世纪60年代,刚刚成立的CSG基础设施和产业能力空白,航天发射所需的大型设备全部依赖海运从欧洲进口,到岸后进行重新组装和测试;法国政府还专门派遣外籍军团承担CSG的安防服务。随着航天发射活动日益频密,法属圭亚那逐步构建起了本地航天发射辅助型生产和服务产业,实现了沿价值链逐步向上攀登。特种气体生产能力是CSG构筑产业发展的第一步:生产液氮液氧的特种气体工厂首先于20世纪60年代成立。随后,80年代CSG建立了复杂度和附加值更高的火箭助推剂工厂,开始逐步融入火箭制造核心环节。进入90年代,随着阿丽亚娜-5重型运载火箭开发完成,发射需求大增;此时法属圭亚那本地也逐步凭借长期的教育投入积累了产业工人,因此CSG借此机会单独建厂承担了固体火箭助推器(EAP)的生产和组装工作,标志着法属圭亚那深度融合进入火箭运载器的核心设备制造产业链。

基于这两个有较长发展历史和相对成功的多元产业带动发展的案例,针对中国酒泉、太原、西昌、文昌、烟台这几个发射场地,在当前中国航天发射坚实推进的绝佳背景下,非常值得进行系统化的基底资源和独特优势研究,从航天制造的相关内核产业着手,逐步向外围支持产业延伸,甚至在当地气候、交通、地形条件的综合因素下积极考虑科普旅游产业,最终从高度聚焦于发射任务的特殊功能节点,发展成为一个拉动当地经济发展,推动产业和人才结构升级,甚至进一步显著激活当地商业经济的新的发展动能策源地。我们完全有可能借助中国必将继续强劲发展的航天产业的红利,在未来更多更密集的航天发射的终极带动下,呈现更为精彩的多元价值的实现!




本文转载自“罗兰贝格管理咨询”,原标题《深度洞见|巨擘腾空多业兴:全球知名航天发射基地多元产业发展对标及启示

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