WGDC2021 | 王建宇院士:中国商业航天发展图景展望

更多的是要解决数据共享和综合利用的问题,这样才能把国家资本市场的经费利用得恰到好处,所以从根本上来说,是卫星应用的商业化问题。

各位朋友,很高兴今天在WGDC 2021第十届全球地理信息开发者大会上跟大家见面。今天我也带来我的一些思考,希望跟大家进行讨论。

我的演讲主要分5个部分:第一部分是商业航天对传统航天模式的挑战。大家知道,中国的航天工业在国际上有很高的地位,1970年4月24日,中国发射东方红-1,2021年中国宇航计划发射40多次,其中包括载人航天、探月工程、高分辨率对地观测、应用卫星技术等等,可以说,我们是名副其实的航天大国。以前的航天一直非常神秘,主要靠政府主导来开展,而近几年,航天的商业模式在国内快速兴起。我对此做了一些调查和研究,今天和大家进行分享。

首先我觉得传统模式和商业模式有几个不同点。第一,在资源投入方面,传统模式是一种国家行为,以前的航天资源全部由政府提供,从知名航天咨询公司欧洲咨询发布的数据来看,中国在航天方面的投资居第二位,美国的航天政府投资占世界份额 的58%。现在兴起的商业模式则更以市场资源为主,但也不排斥部分政府的资源。所以商业航天的出发点与传统模式不一样,它要获取商业的利润,更添加了经济性、市场性和约束性,是以市场手段调节航天的活动。当然,它也保留了传统航天的高风险、高投入、高技术的特点,所以二者的原则相差不大。这是对中国商业航天从2015到2024年的市场规模的分析。2019年,航天市场的价值超23亿,每年增长率为22.1%,卫星制造高达42%。我们预测,到2024年,其规模还会在这个基础上翻三番。各个方面都对商业航天抱有兴趣并给予了很大的支持。

商业航天发展到今天,也依靠国家政府以各种形式对商业航天的支持,使之从封闭、管制走向开放。这里列了相关的国家文件,可以用这4句话总结:促进航天市场化发展,同时也要纳入政府采购范畴,完善配套基础设施建设,通过军民融合促进体制改革。

传统航天和商业航天还有一个很大的区别——产品的研发周期。传统航天一般循序渐进,周期比较长。我们从事航天领域的都知道,要经过预演去验证,到背景型号,主要是验证关键技术和系统演示,进入型号以后,还要做模样、初样、正样。但从商业航天的角度来说,从经济发展上来说,它的周期不会这么长,基本的方法是寻找成熟技术快速移植。这里有一个例子,天仪研究院成立于2016年,2019年底完全发射约20颗小卫星;银河航天2018年4月投入运营,2019年第一颗卫星也发射运行了。

当然,传统模式和商业模式在目标上也有区别。传统航天的首要目标是确保成功,所以往往不惜人力物力,加班加点,但是商业航天更追求精干高效、效益优先。

我想说的第二个问题,是商业航天对传统航天在成本上提出了很大的挑战。航天一定是一个高成本的行业,从传统模式来看,政府的资源成本不断上升。现在实现一个航天计划的成本达到几十个亿是非常正常的,一颗卫星耗资几个亿到二三十个亿也屡见不鲜,所以传统国有企业队伍庞大,负担沉重。虽然大家想办法减负,但是这个过程很难,其管理环节比较复杂,效率也不高,而且传统航天的专用元器件价格非常昂贵。总体上说,航天产品的价格大概是地面产品的10倍。而商业航天得到发展后,市场往往要求它的成本比传统航天下降一个数量级甚至更多。这也随之带来了其他变化,比如创新制造模式,精简队伍,还可能在一些星座大规模发射的同时,把大规模工业生产的模式引入到航天模式里面。有时候我们开玩笑说,现在那些数量很少的航天任务里面的每一颗卫星是非常高级的工艺品,因为是通过现代的手段个别生产出来的。但是假如能将大规模的工业化生产引入其中,那么成本就可以大幅下降。同时集成电路、芯片的质量越来越好,所以很多地方它们能替代以前专用元器件,这也会使成本继续降低。所以目前来看,卫星的成本从几十个亿降到了千万量级或者更低,至少比传统航天的低很多。

从追求的核心指标来看也是有区别的。比如说,从传统来看,我们往往追求的是一个核心指标,就是一般的卫星希望追求核心指标。商业航天就从追求核心指标转变为追求在合理条件下的低成本,所以,商业航天以盈利为目标,从传统的作坊攻关到工业性的产业,从单件产品的研制转变为工业化的生产,规模化的生产。下面这张图就展示了一个小批量生产卫星的生产线。这个也是我们查到的一些技术上的改进。商业卫星和传统卫星相比,他们可能要更多地考虑怎么样发射,怎么样节约成本,怎么样比较容易装配等等。从这里看,低成本技术发展是商业航天能够持续发展的一个必要因素,这里包括元器件级别的低成本技术,工业器件应用,三化器件使用,生产制造的低成本技术,空间的即用技术,和重复使用火箭的技术。

从第三个方面来说,商业航天对传统航天在创新方式上也提出了新的挑战。从传统模式来说,更多的是考量或者是关注于提高技术指标为导向的创新。那么现在从商业方面来说,要保持在一定创新性的前提下又要以低成本创新为目标。所以,我也总结一下,大概有三个方面的创新:第一个目标创新,那个时候我们可能不以追求指标最高为目标,而是取得以适合于应用为需求的一个合适目标;第二个,从系统创新来说,以前往往是采用复杂的大卫星,所以一颗卫星少则几个亿多则几十个亿,在商业航天里面,这类卫星我们用小卫星的组网来替代,所以,大卫星虽然工作力很强,但是一旦出现故障,就是1和0的问题,而小卫星坏掉几颗也没关系;第三个是观念上的创新,从一次性的使用向循环利用转变,像刚才说的火箭回收这件事情,我认为,火箭回收这个创新,更多不是从技术上创新。卫星都可以回收回来,所以回收火箭在技术上并不是难的不得了的,但是这是一个观念的创新,也就是说,当一年发几颗星的时候火箭回收的价值并不高,但是一旦发上百卫星的时候,这种价值就体现出来了,所以这是一种观念上的创新。

还有一种从商业航天引入以后,从以技术创新为主转向了以管理模式创新为主。大家知道,航天从来都是一个非常神秘的领域,大家觉得这是高技术聚集的地方,所以做航天人,往往最感兴趣的是我怎么能做到全世界最好。但是从商业航天来说,可能在管理模式上就发生变化了。管理者的目标更多的是要考虑怎么提高高质量的生产,既保证批量又保证质量,更强调指标一致性。我们开玩笑说,两颗卫星做出来一模一样,这是不可能的。所以,要强调系统的管理,以得到更高的效率。

还有就是研究生产机构的模式创新。这是商业航天最大的变化,我觉得,这个也得益于我们国家的改革开放。从体制机制看,以前一说做航天,基本上就是国有体制内机构来做的,民营企业要做不太现实。而且,这些机构总体上都好像是国家队,都是靠国家投入的。但是现在,商业航天兴起以后,我们就会看到有很多混合性体制的,国家投入加资本市场投入的这种企业出现,更有很多是完全民营体制的,是资本市场投入为主,而国家投入为辅。所以,体制机制上,商业航天的出现也对传统航天提出了很大的挑战。还有一个就是运行模式的创新。由于现在AR技术的不断发展,在航天方面也大量引入了人工智能技术,能在多个方面给航天提供效率,无论是智能化制造、运行过程自主化、卫星应用智能化,这个也使得我们航天成本大量下降。

第四个内容是商业航天应用领域和我认为最重要的切入点,这就是商业航天可能会在哪些领域先得到重要的发展。大家知道,航天肯定最早还是从军事应用开始或者国家安全开始的,所以最早以前的航天肯定是卫星遥感,是以军事应用牵引,为确保国家安全,最近几年也希望军民融合发展。

但是我个人觉得,在商业航天的今天,因为观察卫星,通过组网,使数据都得到了大的发展。但是我认为,卫星网络建设毕竟还是一个有限的事,太多的话很多是重复的。所以这个问题上我觉得,更多的是要解决数据共享和综合利用的问题,这样才能把国家资本市场的经费利用得恰到好处,所以从根本上来说,是卫星应用的商业化问题。

第二个是这几年用得比较热的,就是卫星导航。卫星导航与前面的遥感相比,可能更进一步和千家万户相联系了。比如,许多开车的司机如果没有卫星导航,我估计都不会开车了。所以,我认为这个方面的应用已经从兴起变成了一种刚需了。导航领域总体体量上来说,卫星数量是中等需求,可能要几十颗而且要不断补充,包括我们国家刚刚建立完善的北斗体系。当然,还有美国运行了很久的GPS等等。那么,这个东西从国际上还是有多个系统互补或者重复的,那么是不是说国外有了我们就可以不要呢?我觉得,这个关系到国家的安全问题,所以像中国有自己的北斗系统是非常需要的,关键就是这个系统怎么样在应用上进行更多的开发,或者在更多的卫星制造上可以有一定的商业模式。但更多的还是应用的开发,就是竞争产业链下游的应用场景开发,怎样把现在更多的定位应用走进PS这个市场里面,走向我们北斗的市场,这是中国商业航天面临的一个任务。

第三个是空间通信或者空间互联网。我个人认为,这个是商业航天最重要的切入点。因为美国提出了空间互联网这个概念以后,要进入互联网领域或者通信领域,那可能就不是几十颗卫星能解决的问题了。所以从几颗、几十颗卫星组网现在发展到上万颗卫星的组网,可实现从单颗制造到卫星批量制造的概念,从单一任务发展到长期任务。而且卫星毕竟有寿命,在制造体制上要不断的补充新的卫星,所以可以形成一个比较大的产业。同时它本身也是互联网的一个重要组成部分,大家也有人问,空间互联网对地面有什么作用?应该说,天上和地面是相互补充的,以后空间互联网应该是整个互联网不可或缺的一个部分。第三个呢,我觉得其实在这里,也包含了国家战略资源的需求,因为空间资源毕竟是有限的,如果黑压压一片全是国外的,这个在地位上对我们国家也是不利,所以我们必须抢占空间资源。这样一来,这个方面可能会从政府作为最终用户到市场变成主要的最终用户,所以,对地观测的最终用户会从以政府为主,变成互联网用户为主、以后的千家万户市场为主。这个方面是非常有价值的商业航天的一个切入点。

前几天有一个很大的新闻,就是对标SpaceX星链中国卫星网络集团正式成立。这个就是为了避免马斯克他们的星链一旦部署完成以后,我们会手足无措情况出现。

商业航天里面有很多的想象,这个进一步的想象,不远的将来可能会变成现实,比如太空旅行、太空采矿、深空探测、太空基地建设,这个也会是我们商业航天未来的一个盼望。

最后,我也想分析一下我们国家商业航天快速发展和可能存在的风险。大家看到,近年来,商业航天实际上无论在国际或者国内都出现了一个爆发式增长的趋势,大量的社会资本进入,很多地方都出乎意料。尤其是我跟企业家讲科学技术,结果没想到,很多企业家问我,商业航天到底是什么,他们能不能去投资。所以从这几年看,这方面的增长确实是非常快的。也有机构分析,全球商业航天的构成大概是商业化已经占到总量的八成。
中国的航天事业从1956年起步,经过60多年的发展,应该说已经有非常雄厚的基础,就算是文化大革命期间,我们的航天工业也并没有停步,因此我们人才的培养、体系的培养在国际上都是一流的,所以这也为我们商业航天的兴起奠定了很多的基础。有很多所谓的传统和资本结合以后,大量的商业资本也出来了。我们做了一些调研,2018年火箭制造、卫星制造领域,有很多企业已经得到了市场的承认,融资金额也是从几百万、几千万到几个亿。这里列了一些数据,这个当然也是从网上查到的,2019年就有更多的企业也得到了进一步的资助,去年的数据没出来,但是可能还会更多,所以总体上来说这些企业有极高的潜力和极高的赛道,政策红利的结构性变化引发了热潮,所以航天投资变成了热点。国外商业航天对中国的商业航天发展也有巨大的刺激,我们确实看到这是非常好的一面。

总体来看,从卫星制造企业来说,我们国内已经有好多家公司,产业链也初步建设,不下10家。卫星发射也有很多,各个领域已经初步出现了一些领头企业。地面制造公司就更多了,而且很有可能是以后的大头。当然,在卫星制造方面,每个体系都会提出自己的一些计划,所以这是从网上找到的各种计划,看了让人眼花缭乱,后面还有一页,包括各种各样的。这里面当然也存在很多泡沫,首先,我觉得遥感卫星按照这个部署的话,量肯定过剩,但是肯定在这里面会不断竞争和淘汰,最后留下真正有生命力和战斗力的。

从风险上来讲,我个人觉得,进入商业航天领域的风险还是非常大的。所以我们在投入商业航天、参与商业航天的时候要非常重视这个问题。

第一个风险,就是资源导向和用户的风险。现在资金来源各种各样,有很多民营企业和资本市场的钱都蜂拥进入商业航天模式里去,这里面肯定有很多重复的投资,投资的效率和产出是不是像投资的时候那么想象的,这是一个很大的问题,或者我们开玩笑说,商业航天的融资更多是通过讲故事实现的。

第二个就是和现有的系统有很大的竞争风险。这个包括强大的地面互联网系统,现在地面互联网已经建得非常好了,尽管空间互联网今后是不可或缺的一个部分,但是在起步阶段肯定会受到地面很强烈的打压或者挤兑。而且从卫星制造和现有的体系里面,包括我们航天的互联网,可能它的寿命比地面互联网的寿命短得多。这里我想举一个例子,这个大概是二十多年前美国提出的铱星计划,这在当时是最高的标杆,但是曾经有一段时间,铱星面临破产的边缘,最后还是美国军方使它又活回来了,所以,这个竞争还是非常激烈的。我想说,可能商业航天的兴起对传统体制内的航天有非常大的冲击力,按照这个模式,可能就做不下去了。

第三个就是空间固有资源的竞争风险。太空上面原来的轨道都是非常多的,以后轨道资源、频率资源和太空垃圾都会出现。

最后一个就是航天产品的高技术和特殊性的质量风险是很高的,既要低成本、短周期又要高可靠,这个归根到底还是技术创新。

我今天就讲这些,有不对的地方希望大家批评指正,以后希望有更多的机会和大家进行交流!

文章相关的企业项目

银河航天
查看详情

猜你喜欢

参与评论

【登录后才能评论哦!点击 】