微纳星空吴树范:民营航天深不见底,中国可孕育SpaceX

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微纳星空吴树范:民营航天深不见底,中国可孕育SpaceX
澎湃新闻见习记者 张静
“制约商业航天最重要的是卫星制造技术。打个通俗的比喻,卫星就是在高速路上跑的小车,国家的火箭相当于把车加速送到高速路上。如果不上高速,你根本跑不起来;如果你的车不过关,到高速上一跑就散了,那么商业航天就很难实现。你要把卫星平台做到像宝马、奔驰那样,跑200公里、300公里都能稳稳的,这就是技术。”日前,澎湃新闻记者专访北京微纳星空科技有限公司(下称“微纳星空”)董事长、北京蓝箭空间科技有限公司(下称“蓝箭航天”)联合创始人、上海交通大学航空航天学院常务副院长吴树范,谈论中国民营航天及微纳卫星的发展。

吴树范曾先后在德国布伦瑞克技术大学、荷兰德尔福特技术大学、英国萨里大学空间中心、欧洲航天局技术研究中心等国外高校和研究机构担任研究员和资深工程师。欧洲工作17年后,吴树范在2013年回国进入中科院微小卫星工程中心担任总工程师等职务。2017年,吴树范再次进入高校,任职上海交通大学航空航天学院讲席教授。

真正进入民营航天领域,也恰是3年前民营航天得到国家政策支持之时。2015年6月,吴树范与山东老乡张昌武联合创立蓝箭航天,从事商业火箭技术的研发和服务,架设商业航天发展的高速跑道。2017年8月,吴树范领衔创立微纳星空,主要从事微纳卫星系统的研发制造服务,自主研发微纳卫星平台和核心部组件。

卫星由卫星平台和有效载荷两部分组成,卫星平台相当于货车,有效载荷相当于车上的货物,有效载荷随用户需求而异,而卫星平台可以支持各式有效载荷。10月27日,蓝箭航天“朱雀一号”民营运载火箭搭载的“未来号”卫星正是使用了微纳星空自主研制的卫星平台MN-10,而载荷是一台小型光学相机和一个空间科学试验舱。

未来号卫星
民营微纳卫星的供需断层

相比于1吨以上的大卫星及100千克以上、1吨以下的小卫星,微纳卫星通常指重量小于100千克的卫星。微纳卫星研制周期短、技术更新快、功能密度和性价比高,平均1-2年可完成研制,比起成本高达数亿元乃至数十亿元的卫星,微纳卫星研制成本只有几百万元至几千万元不等。“过去只有国营大企业才能做卫星,现在很多大学在做卫星。”吴树范说。

“一颗大卫星的成本可以造上百颗微纳卫星,这一百颗微纳卫星进入星座以后,哪怕10颗出现问题,它仍然可以完成既定功能。”微纳卫星适合批量部署,协同工作,一次可发射数十、数百颗。也正因这些优势,微纳卫星一般以星座或组网的形式运行,通过多星协同增加对地面的覆盖面积或缩短重访时间。

2013年11月19日,美国轨道科学公司(Orbital Science)发射一枚携带29颗微纳卫星的火箭。30小时后,俄罗斯企业科斯莫特拉斯(Kosmotras)将32颗微纳卫星送入轨。2017年2月15日,印度一箭104颗星,其中103颗为微纳卫星。在中国,2015年9月20日,长征六号火箭将20颗微纳卫星送入距离地球524千米的轨道。民营企业也在“放卫星”。由珠海欧比特宇航科技股份有限公司规划并运营的“珠海一号”卫星星座由34颗遥感微纳卫星及众多地面系统组成。目前“珠海一号”卫星星座已有7颗卫星在轨,还从太空传回了大量卫星影像数据。

“当前中国民营航天的发展和对微纳卫星制造能力的供需之间有一个断层。”吴树范说,国家队微小卫星的制造能力主要为国家任务服务,目前众多民营公司专注于卫星的运营和应用,短时间内无法具备卫星制造能力。微纳星空瞄准这一断层,“你提要求我给你造出来,我还能帮你把它发上去,后面的运营是你的事。我也用你的钱给你造卫星,这个战线很短,不需要投入太多资本。”

“我的员工经常问我,我们有足够的卫星任务做吗”

和扎堆在北京亦庄的民营火箭公司不同,微纳星空选址在北京市中关村永丰产业基地,靠近航天科技城,那里卫星企业和工程师多,便于合作开展业务。

“在微纳星空成立之初,我的员工经常问我,吴教授,我们有卫星任务干吗?我在回答这个问题时我说应该会有的,基本上我深信会有商业卫星任务来做,但是到底有多少,我也没有底。”吴树范说,自己搭了一个产学研的舞台,想把手里的各项资源盘活,于是和志同道合的团队一起孵化出民营航天企业蓝箭航天和微纳星空。但民营航天的水有多深,他也不知道。

成立3个月,微纳星空靠销售卫星产品获得销售收入超过百万元。“民营航天深不见底,高手在民间。在湖面上你看不到,但当你到了那个地方,你具备了能力,你就能看到一些需求。”进入民营卫星战场后的第4个月,微纳星空接到“海南一号”卫星项目的两颗50公斤卫星,今年春节后又接到数颗200公斤卫星的订单,合同额达数亿元。每次拿到订单,他告诉团队,“我们有事干了。”

“因为搞航天的工程师们都希望有事干,加班加点,都非常兴奋。能展示自己,我情愿加班加点把事情干好干出来,也不愿意你高工资养着我,让我没事干。”

已经研制完成并最早发射的“未来号”是央视综合频道《加油!向未来》节目定制的微小卫星,在10月27日由蓝箭航天“朱雀一号”民营运载火箭搭载。吴树范说,“未来号”卫星从决定要做到最后发射,用了不到四个月时间。因为对卫星市场充满信心,吴树范从今年初着手规划工作时就预定了多颗卫星的部组件。在发射任务和发射时间定下来后,“所有必须要做的工作开始倒排,排到我今天要干什么,排到每个小时要干什么,我要是干不完,不睡觉我也得干。”

“未来号”设计寿命2年,使用微纳星空自主研制的卫星平台MN-10,载荷是一台小型光学相机和一个空间科学试验舱,主要任务是完成对地观测和空间在轨科学实验。尽管最后未能入轨,但这次拉练也让团队“有事干”,走过完整的发射流程让微纳星空的卫星队伍在短时间内凝聚起来。微纳星空下一颗基于MN-0平台的微纳卫星将于12月初发射升空。

中国也有孕育“SpaceX”的土壤

中国是否有土壤可以孕育像SpaceX那样的民营航天企业?吴树范的回答是肯定的。

2014年11月,国务院发布《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》,鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星,提供市场化、专业化服务;引导民间资本参与卫星导航地面应用系统建设。2015年,军民融合被上升为国家战略。2016年12月,国务院新闻办公室发表《2016中国的航天》白皮书,鼓励引导民间资本和社会力量有序参与航天科研生产、空间基础设施建设、空间信息产品服务、卫星运营等航天活动,大力发展商业航天。

“中国航天60多年的技术基础积累以及40年的改革开放,特别是资本市场的积累,现在都具备了条件。大家担得起风险,有投资人就是投十家企业,他失败五家也担得起。所以这也是中国民营航天能发展起来的一个最关键因素——资本,从房地产市场撤出来,从股市撤出来,转向投高科技。”

2015年以来,民营航天公司纷纷进场。蓝箭航天、星际荣耀、零壹空间、深蓝航天等民营火箭公司广泛布局,九天微星、天仪研究院、千乘探索、零重空间等民营卫星公司主打商业小卫星的研发制造、组网与运营。

吴树范认为,尽管目前仍有一些核心控制算法和精密零部件掌握在国外手里,部分高精度产品还只能靠采购,但民营航天不需要太多高精尖技术,“民营航天需要成熟可用的廉价产品,尤其是立方星的技术在国际上并不封闭,这就给我们发展民营航天创造了条件。”

在火箭和卫星的发射需求上,不仅仅是中国的需求旺盛,发展中国家的需求更大,这些因素在吴树范眼里都是孕育如SpaceX般商业航天企业的土壤。

相对于国家队发展大航天,吴树范认为,民营卫星的核心竞争力是商业的理念,以客户为中心,卫星的设计是为了满足客户需求。民营企业是客户,政府客户也是客户,“当民营卫星公司有实力能给国家提供服务了,国家自然也会对你开放。但在现阶段,你是一个小苗,你还不具备这个能力,你根本就进不到体系。当你展示了你的能力,你做的卫星也能为国家服务,那国家为什么不用呢?”

自从民营航天进入战场,肉眼可见的变化是国家队的发射成本在下降。“民营航天的出现倒逼国家队做改变。国家队现在也在搞股份制改造,创业运营管理方面也有变化。”不过,发展民营航天,关键要提高卫星制造技术,吴树范把卫星比作高速路上的小车,这辆小车技术要到位,拉着货上太空轨道还能稳稳地跑。民营卫星走向高精度和低成本,依然要靠技术驱动。

条条大路通罗马,但要真正抢到蛋糕,路上还有很多坎

根据北京空间科技信息研究所的研究(成立于1984年,隶属于中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院),2017年,全球共发射500千克以下的小卫星310颗,占同期入轨航天器总数的70.5%。其中,0-10千克卫星276颗,10-50千克卫星17颗,50-100kg卫星4颗,100-500kg卫星13颗。欧洲咨询公司(Euroconsult)8月发布《小卫星市场前景》报告称,未来10年全球将发射约7000 颗小卫星,其中组网的50个卫星星座将占这7000颗卫星总量的80%,小卫星制造和发射服务的市场价值将达到380亿美元。

国产卫星互联网计划也在酝酿。中国航天科工集团的“虹云工程”计划发射156颗在1000千米运行的低轨小卫星,通过组网构建一个星载宽带全球互联网络。中国航天科技集团的“鸿雁星座”将由300余颗低轨道小卫星组成。民营企业方面,民营卫星企业九天微星的物联网星座计划将通过一箭多星,在3年内部署72颗低轨物联网卫星。天仪研究院的“天格计划”将在2023年前,完成24颗空间伽马射线暴探测微小卫星陆续入轨工作,组成卫星网络。

“目前全球通讯网、全球定位、物联网是大方向,必然有很多企业要做星座和组网,因为那是一个大蛋糕,大家都要去抢,但能不能抢得到那一块蛋糕,就要看各方面的因素了。”吴树范认为,未来10年,民营企业一定能实现卫星星座和组网。但在这一过程中,还需要面对资金、技术、市场需求的考验。即使拿到资本、建立队伍、打开市场,要把民营卫星的未来故事变成现实还将涉及到技术与团队的整合、公司的管理等问题。

“条条大路通罗马,大家都从不同角度都往那奔,路不一样,手段不一样。但要走到那儿去,路上还有很多问题。每一个坎过不去,你就会跌倒。”吴树范说,“有的企业也可以讲故事,让大家都来支持我,你再给我多少钱,我多少年以内就能走到那儿,那么故事就要讲得好。”而区分哪些公司真正有实力,就要靠投资者的眼力以及时间的证明。

在未来,中国的民营航天将走向哪里?吴树范谦称说不上来,他没有给出太空旅游、洲际往返的答案,而是仍然坚持民营航天深不见底,“你不到那个地方你就看不到,所以你必须往那儿走,走到那儿你会发现更多的机会。”