刘博 曹秀云 （中国航天系统科学与工程研究院）



国际商业发射市场的黑马
—美国太空探索技术公司

刘博 曹秀云 （中国航天系统科学与工程研究院）

2016年4月，美国太空探索技术公司（SpaceX）成功实现其猎鹰-9（Falcon-9）火箭一级的海上平台回收试验，验证了可重复使用运载火箭关键技术，在探索大幅降低航天发射成本的道路上迈出了重要一步。2013年以来，该公司以0.56亿～0.62亿美元的低地球轨道（LEO）载荷单次发射价格进入国际商业发射市场，远低于传统发射服务商1亿～2亿美元的价格，打破了原有由欧洲阿里安空间公司（Arianespace）、俄罗斯国际发射服务公司（lLS）形成的垄断局面，成为国际商业航天发射市场的一匹强劲黑马。据该公司CEO伊隆·马斯克预测，猎鹰-9实现火箭一级的海上平台回收并重复使用后，其发射成本将成数量级下降，有望彻底颠覆商业发射市场传统发展模式。

1　快速崛起之路

太空探索技术公司是2002年成立的创新型航天企业，采取商业化运作模式，目前有4000多人。至2010年，仅用8年时间就研制并成功发射了猎鹰-1小型火箭、猎鹰-9中型火箭和“龙”（Dragon）货运飞船，2012年开始承担“国际空间站”货运补给任务，2013年打入国际商业发射市场，2015年实现猎鹰-9火箭第一级陆地垂直回收。目前正在研制载人型“龙”飞船、低地球轨道运载能力53t的“猎鹰重型”（Falcon Heavy）火箭以及可重复使用运载火箭，重型运载火箭计划在2016年11月首飞。

太空探索技术公司的“龙”飞船

美国政府积极扶持商业航天企业，全方位营造有利于新兴航天能力发展的环境是太空探索技术公司快速崛起的外因。在政策扶持上，美国政府出台了一系列政策法规促进新兴航天能力持续发展，为太空探索技术公司等新兴航天企业提供了良好的发展空间。如2010年颁布的《国家航天政策》提出利用商业航天产品和服务满足政府需求，促进政府采购商业服务；2013年颁布的《国家航天运输政策》倡导政府与私营企业合作，发展低地球轨道商业航天运输能力。在市场准入上，美国联邦航空管理局（FAA）2011年授予该公司飞行器再入轨道许可，美国空军2015年授予其军用卫星发射许可；在技术支持上，美国航空航天局（NASA）向该公司派驻技术人员并转让专利，帮助其发展“猎鹰”系列火箭关键技术。在项目采购上，NASA自2006年以来与该公司签订了超过23亿美元的合同；在资源共享上，NASA为其提供了火箭发动机测试台，美国空军则为其开放范登堡空军基地用于发射猎鹰-9火箭。

通过管理创新严格控制成本是太空探索技术公司快速崛起的内因。一是采用扁平化管理模式，公司副总裁和总师直接管理员工，没有严格意义的部门划分，降低管理成本；二是采取“纵向一体化”供应链管理方式，通过自主设计并在一个厂房内制造、装配、测试几乎所有零部件，缩短供应链，精细控制成本；三是广泛吸纳和汇聚波音（Boeing）、洛马（LM）、诺格（Northrop Grumman）等传统大型航天企业的精英；四是采用成熟适用技术加自主创新技术的策略，不一味追求高精尖；五是采用通用化、标准化设计，以批量生产降低制造成本。相对传统大型航天企业，太空探索技术公司在发展模式、管理灵活性和成本控制上具有明显的后发优势。

2　以低价打破国际航天发射市场竞争格局

国际商业航天发射是以市场为主导，具有商业盈利模式的航天活动，根据美国卫星工业协会（SIA）报告，2009-2014年全球商业卫星发射服务业年平均总收入达52亿美元。在商业航天领域领先的国家不仅能够获得经济增长中较大的份额，更能够制定行业标准，从而对其他竞争者起到引导、控制、制约的作用。无论是受经济利益的驱使，还是出于对制天权优势和国家安全的考虑，各个国家都争相竞争商业航天市场。

2013年，太空探索技术公司借助猎鹰-9单次发射0.56亿～0.62亿美元的低价进入国际发射市场，2014年新签订的商业卫星订单量占据国际商业发射市场的45%。截至目前，其订单总储备价值已超30亿美元，约有48次待执行任务，其中60%为商业发射，打破了由国际发射服务公司、阿里安空间公司长期垄断的市场格局。

2014年国际商业发射服务合同签订情况

近年来，俄罗斯由于航天工业质量监管不利、长期基础投入不足、专业队伍实力下降，导致火箭发射事故频出，后续商业发射任务推迟，多年积累的国际竞争力也逐渐丧失，2014-2015年只签订了4份商业卫星发射订单。欧洲的阿里安-5（Ariane-5）系列火箭虽然运载能力大且可靠性高，但其单次发射价格高达1.9亿～2.2亿美元，市场份额也面临低价冲击带来的挑战。综合来看，商业航天发射市场正向低价趋势发展，传统火箭与经营模式已逐渐丧失竞争力，市场格局面临洗牌。

3　各国积极推进新型低成本火箭研制计划

为了应对太空探索技术公司的出现而愈加竞争激烈的国际商业航天发射市场，美国、俄罗斯、欧洲等国相继提出新型低成本火箭研制计划，把控制发射成本作为研制的主要指标之一。例如，美国联合发射联盟公司（ULA）提出“火神”（Vulcan）运载火箭计划，在年发射10～20次条件下，单次发射地球同步转移轨道（GTO）载荷每千克最低发射价格为9000美元左右，是现役的宇宙神-5（Atlas-5）价格的47%；欧洲航天局（ESA）在阿里安-6的研制计划里也提出其双星发射地球同步转移轨道载荷每千克价格为8000欧元左右，低于每千克发射价格9500欧元的阿里安-5；日本新型H-3火箭发射地球同步转移轨道载荷每千克预计成本为6500美元左右，是H-2A火箭的63%左右。

同时，在火箭研制过程中，各国采取火箭模块化、系列化、通用化思路，利用成熟技术，发挥商业航天企业优势等多种措施，从而有效降低成本，确保可靠性。如，欧洲在阿里安-6火箭的研制中基于现有成熟的火神-2发动机和“芬奇”（Vinci）低温上面级发动机，采用PHH（固体助推器，一、二级都为液体）通用构型，通过模块化组合可满足不同轨道的发射任务需求，同时其研制模式转变为政府提出需求、提供研制资金、购买服务，企业主导设计的新模式，减少政府部门干预、降低管理成本；俄罗斯“安加拉”（Angara）系列火箭采用高度标准化的通用火箭模块（URM）来降低研发成本，各构型的一子级、助推器采用通用火箭模块-1，二子级采用通用火箭模块-2，各通用模块都采用现有发动机改进而成，火箭的控制系统、上面级和整流罩也沿用了成熟型号；日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）计划在H-3运载火箭的后续研制中加大企业参与力度，以充分利用企业在研制管理、技术创新等方面具备的成本和技术优势。

美国联合发射联盟公司的“火神”运载火箭

俄罗斯“安加拉”火箭

4　结语

随着各国不断加强拓展对太空的开发与利用，国际航天发射需求持续升温，年发射频度日渐密集，并带动商业航天发射市场规模持续扩大。2001-2010年，年均航天发射次数为65次；2011-2015年，年均航天发射次数已快速攀升至84次，增幅约为29.5%。国外航天咨询机构预测，未来10年年均发射次数仍将继续上升。同时，国际商业航天发射市场的总收入从2001年的30亿美元增至2014年的59亿美元。随着太空探索技术公司这匹黑马的出现，使得各国为了稳固国际航天发射市场竞争力，不得不加快低成本运载火箭的研制工作，降低航天发射成本已成为当前航天技术发展的重要趋势之一。可以预见，未来世界商业航天发射市场将呈现出更具活力且百家争鸣的局面。

SpaceX Becomes a Dark Horse of the International Commercial Launch Market