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白玉京:中國國家隊(duì)“星網(wǎng)”正式出戰(zhàn),比衛(wèi)星更迫切的可能是火箭
中國國家隊(duì)的可復(fù)用火箭
長征六號X(CZ-6X)和長征八號R(CZ-8R)是中國航天在可復(fù)用火箭領(lǐng)域的核心探索對象。
長征六號X采用類似SpaceX獵鷹9號的垂直回收設(shè)計(jì),具備回收第一級火箭的能力,通過在火箭上安裝柵格翼和液壓控制系統(tǒng),使其在下降過程中穩(wěn)定姿態(tài),并最終實(shí)現(xiàn)垂直回收和再利用。
而長征八號R設(shè)計(jì)相當(dāng)獨(dú)特,采用“整箭回收”的模式,核心級和助推器不再分離,而是通過整體回收的方式,使用類似獵鷹9號的反推火箭著陸方式,同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊的聯(lián)合回收。
長征六號X和長征八號R的回收模式各有側(cè)重。長征六號X更接近獵鷹9號的單體回收模式,采用單個(gè)一級火箭的“點(diǎn)對點(diǎn)回收”;而長征八號R采用的則是“助推器+芯一級整體回收”,這一模式的核心優(yōu)勢在于,回收的部分不僅包括一級火箭的芯級,還包括助推器部分,而這些模塊的成本占火箭總成本的70%,其綜合經(jīng)濟(jì)效益更高。
未來,長征六號X和長征八號R的復(fù)用化將顯著降低中國的發(fā)射成本,接近甚至低于SpaceX的獵鷹9號的復(fù)用發(fā)射成本。
我們是否可以大膽設(shè)想,在未來的發(fā)射策略中,長征五號B+長征六號X+長征八號R的“三箭齊發(fā)”組合成為“中國星網(wǎng)”的主力發(fā)射配置?
在這一發(fā)射體系中,長征五號B負(fù)責(zé)重型運(yùn)力發(fā)射,批量部署衛(wèi)星,確保前期大規(guī)模組網(wǎng)的任務(wù)快速推進(jìn);長征六號X和長征八號R憑借助推器和芯級的整體回收,實(shí)現(xiàn)發(fā)射頻率的提升和發(fā)射成本的進(jìn)一步壓縮。這一策略將兼顧高運(yùn)力和高頻次的需求,確保“中國星網(wǎng)”在未來的競爭中立于不敗之地。
在發(fā)射節(jié)奏的控制上,多場并行發(fā)射也是一大關(guān)鍵。與目前文昌航天發(fā)射場為唯一場地的局面不同,未來的長征六號X和長征八號R將具備在文昌、酒泉和太原多個(gè)發(fā)射場執(zhí)行任務(wù)的能力,這將徹底打破“單場地發(fā)射”的限制。
多場并行發(fā)射布局與SpaceX的多場發(fā)射戰(zhàn)略一致。如果實(shí)現(xiàn)“三箭齊發(fā)”,“中國星網(wǎng)”的發(fā)射頻率有望從每年6-8次提升至每年30-50次,這將進(jìn)一步加速“中國星網(wǎng)”服務(wù)范圍的重點(diǎn)區(qū)域和全球覆蓋。
“批量發(fā)射+復(fù)用化+多場發(fā)射”,將成為“中國星網(wǎng)”全面追趕星鏈的“戰(zhàn)略組合”。如果中國能夠在2025-2030年實(shí)現(xiàn)發(fā)射頻率的倍增和發(fā)射成本的大幅下降,“中國星網(wǎng)”將不再是“追趕者”,而有可能成為全球低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的引領(lǐng)者。
長征九號將打開更高一個(gè)層次的天花板。長征九號方案多次調(diào)整,已從中國版土星五號變?yōu)橹袊嫘桥灒壳斑€不清楚具體的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。
長征八號R飛行剖面圖 網(wǎng)絡(luò)
產(chǎn)業(yè)鏈分析:火箭與衛(wèi)星的供需矛盾
相比美國SpaceX依靠“自有衛(wèi)星+自有火箭”的高度一體化模式,中國的星網(wǎng)項(xiàng)目采取了“多方協(xié)作、分工負(fù)責(zé)”的模式,航天科技集團(tuán)、航天科工集團(tuán)、中國電科等多個(gè)國有企業(yè)共同參與,涉及火箭研發(fā)、衛(wèi)星制造、通信運(yùn)營等多個(gè)環(huán)節(jié)。由于各大企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃和節(jié)奏不同,產(chǎn)業(yè)鏈供需匹配上需注意協(xié)調(diào)問題。
與發(fā)射端的“瓶頸”不同,衛(wèi)星制造端的節(jié)奏更快。在“中國星網(wǎng)”的產(chǎn)業(yè)鏈中,衛(wèi)星的生產(chǎn)能力具備大批量交付的條件。
中國的衛(wèi)星制造體系具備“批量化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化”的生產(chǎn)能力,每年交付數(shù)百顆低軌衛(wèi)星的能力已經(jīng)具備,尤其是在小型化衛(wèi)星的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上,中國已采用與星鏈類似的“單一標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)+可替換載荷”的生產(chǎn)模式。
換句話說,星網(wǎng)衛(wèi)星的單顆制造成本和生產(chǎn)周期都得到了壓縮,但由于火箭發(fā)射頻率受限,衛(wèi)星或需要等待發(fā)射窗口的排期。這種“生產(chǎn)能力過剩、發(fā)射能力受限”的現(xiàn)象,正成為制約星網(wǎng)組網(wǎng)速度的關(guān)鍵因素。
從產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的角度來看,發(fā)射端的“短板效應(yīng)”制約了整體的供給節(jié)奏。衛(wèi)星的制造成本與發(fā)射節(jié)奏高度相關(guān),衛(wèi)星一旦生產(chǎn)完畢卻無法及時(shí)發(fā)射,庫存和存儲(chǔ)成本都會(huì)上升。衛(wèi)星的存儲(chǔ)和維護(hù)費(fèi)用每月費(fèi)用不菲,發(fā)射排期的延遲進(jìn)一步推高了星網(wǎng)的整體成本。
相比之下,SpaceX通過“一體化的發(fā)射和制造體系”,實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星“即產(chǎn)即發(fā)”,這不僅降低了衛(wèi)星庫存的滯留成本,也優(yōu)化了整體的生產(chǎn)-發(fā)射供應(yīng)鏈。“中國星網(wǎng)”可借鑒這一邏輯,但火箭端的“瓶頸”尚未突破,2024年-2026年期間或暫時(shí)存在“供給過剩、發(fā)射不足”的現(xiàn)象。
首先,星網(wǎng)打通內(nèi)循環(huán),可嘗試調(diào)整衛(wèi)星的生產(chǎn)節(jié)奏??紤]到火箭的發(fā)射窗口有限,“中國星網(wǎng)”可調(diào)整衛(wèi)星的批量生產(chǎn)周期,采取“分階段批量生產(chǎn)”的方式,避免衛(wèi)星積壓成本過高。
這種策略類似于汽車生產(chǎn)的“按需生產(chǎn)(Just-in-Time)”理念,衛(wèi)星的生產(chǎn)計(jì)劃將與火箭的發(fā)射節(jié)奏精準(zhǔn)對接,在每一批火箭發(fā)射任務(wù)前的2-3個(gè)月內(nèi)集中生產(chǎn)相應(yīng)的衛(wèi)星,以確保“產(chǎn)能不閑置,庫存不積壓”。
其次,“中國星網(wǎng)”可打通外循環(huán),在更深層次的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)方面,探索“星網(wǎng)聯(lián)合體”的模式。這一模式的本質(zhì)是,將衛(wèi)星制造商、火箭制造商、發(fā)射服務(wù)商和地面通信運(yùn)營商整合為一個(gè)“聯(lián)合供應(yīng)鏈”,通過協(xié)同排期和任務(wù)分配的方式,確保整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。比如,衛(wèi)星制造周期將以發(fā)射排期為“錨點(diǎn)”,火箭的生產(chǎn)周期也要圍繞衛(wèi)星的批量生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。此外,衛(wèi)星制造商和火箭供應(yīng)商將通過數(shù)據(jù)對接平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同生產(chǎn),提前掌握彼此的產(chǎn)能數(shù)據(jù)和交付節(jié)奏,從而優(yōu)化排期。
從某種意義上說,火箭和衛(wèi)星的供需矛盾在本質(zhì)上是“發(fā)射能力”不足與“制造能力”過剩的對抗。通過長征六號X和長征八號R的復(fù)用化和多場發(fā)射策略的實(shí)施,這一矛盾有望在2025-2027年得到有效緩解。而通過“星網(wǎng)聯(lián)合體”的一體化供應(yīng)鏈管理模式,衛(wèi)星的生產(chǎn)節(jié)奏、火箭的發(fā)射節(jié)奏和發(fā)射場的任務(wù)排期將趨于一體化協(xié)同運(yùn)作,整個(gè)生產(chǎn)-發(fā)射-覆蓋的閉環(huán)系統(tǒng)將更加緊密。
預(yù)計(jì)從“瓶頸式鏈條”轉(zhuǎn)向“柔性供應(yīng)鏈”的變革,將不僅有助于加速星網(wǎng)的組網(wǎng)速度,還能在國際競爭中壓低“中國星網(wǎng)”項(xiàng)目的總成本。從全球競爭的角度來看,誰能打破產(chǎn)業(yè)鏈的不平衡,誰就能掌控低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)則。這場關(guān)于“衛(wèi)星與火箭的供需對弈”的戰(zhàn)爭,正在太空的高軌道上悄然上演。
2024版的長征九號脫胎換骨,已成“中國版星艦” 網(wǎng)絡(luò)
結(jié)語
從“追趕者”到“規(guī)則制定者”是“中國星網(wǎng)”的最終目標(biāo)。SpaceX高頻復(fù)用+全球覆蓋的策略相當(dāng)激進(jìn),使其在全球市場上形成了巨大領(lǐng)先優(yōu)勢?!爸袊蔷W(wǎng)”采取“集中突破+重點(diǎn)覆蓋”的戰(zhàn)略,通過“批量發(fā)射、區(qū)域覆蓋、靈活定價(jià)和多箭并行發(fā)射”,完全有可能在較短時(shí)間內(nèi)縮小與星鏈的差距。
未來,隨著長征六號X和長征八號R的復(fù)用化、產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)外循環(huán)打通,和“一帶一路”市場的深度綁定,“中國星網(wǎng)”的市場競爭力將進(jìn)一步增強(qiáng)。
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