【碰撞】我國商業(yè)航天發(fā)展再思考

《衛(wèi)星與網(wǎng)絡》雜志【碰撞】欄目出品
我國商業(yè)航天發(fā)展再思考
文 | 湯玉杰,袁鴻翼(航天海鷹衛(wèi)星運營事業(yè)部)
2015年,國家發(fā)改委、財政部、國防科工局等部門聯(lián)合發(fā)布了《國家民用空間基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃(2015—2025年)》,明確鼓勵民營企業(yè)發(fā)展商業(yè)航天,開啟了中國航天由單一政府主導向政府主導與市場推動相結合的轉變進程。業(yè)界普遍認為,2015年是中國商業(yè)航天元年,在國家政策的大力支持和市場需求的驅動下,短短七年間我國商業(yè)航天已然初具規(guī)模,產業(yè)涵蓋上游火箭發(fā)射、衛(wèi)星及地面設備研制、中游衛(wèi)星運營和下游衛(wèi)星應用等多個領域。商業(yè)航天作為技術迭代快、經濟效益高且產業(yè)協(xié)同強的航天新業(yè)態(tài),是我國經濟發(fā)展極為重要的新增長極,也是我國從“航天大國”邁向“航天強國”的重要支撐。

1、商業(yè)航天是百年未有大變局中大國博弈的重要支點
近年來,世界主要國家都將商業(yè)航天提升到國家戰(zhàn)略高度,加快出臺了一系列商業(yè)航天產業(yè)鼓勵政策,航天大國在國際航天市場上的競爭日益加劇。為搶占太空領域戰(zhàn)略競爭的制高點,美國正在加速推進“太空軍事化”,商業(yè)航天作為航天力量的生力軍,在美國政府政策、技術、資金的支持下,成為軍民融合深度發(fā)展的突破口,為發(fā)展太空軍事力量,提升太空作戰(zhàn)能力提供了源源不斷的生命力和創(chuàng)造力。
在近期的俄烏沖突中,SpaceX公司向烏克蘭提供了抗干擾的星鏈衛(wèi)星通信服務,HawkEye 360公司提供了識別美國通信或GPS衛(wèi)星信號的電子干擾源服務。歐美商業(yè)遙感衛(wèi)星也在沖突中發(fā)揮了重大作用。德國《商報》網(wǎng)站刊發(fā)的《緊盯敵人:新衛(wèi)星技術如何影響烏克蘭戰(zhàn)爭》一文中提到:“隨著技術的發(fā)展,數(shù)以千計的私人衛(wèi)星現(xiàn)在也能提供偵察服務。這些衛(wèi)星圖像通常來自初創(chuàng)公司,它們能做的往往比拍照要多?!庇蟹治鲋赋觯谐^200顆商業(yè)遙感衛(wèi)星介入了這次俄烏沖突,這些商業(yè)衛(wèi)星直接為美國歐洲司令部、北約和烏克蘭提供第一手衛(wèi)星影像和數(shù)據(jù)分析服務。大量商業(yè)衛(wèi)星介入此次沖突,極大制約了俄軍戰(zhàn)略部署和戰(zhàn)場進展。
與此同時,歐美發(fā)射的大量商業(yè)衛(wèi)星也加劇了太空資源的爭奪,根據(jù)國際電信聯(lián)盟的規(guī)定,衛(wèi)星頻軌資源通過“先到先得”的方式獲取,從而造成“先占永得”的局面。目前,Ku頻率資源已經瓜分殆盡,Ka、Q/V頻率資源也已經有多個低軌星座進行布局,這必將形成行業(yè)資源壁壘,阻礙后續(xù)星座發(fā)展。
2、商業(yè)航天是國家戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分
黨的十八大以來以習近平同志為核心的黨中央堅持把科技創(chuàng)新擺在國家發(fā)展全局的核心位置,強調要強化國家戰(zhàn)略科技力量。國家戰(zhàn)略科技力量是體現(xiàn)國家意志,服務國家需求,推動我國成為創(chuàng)新型國家、建設世界科技強國的支撐性力量。在國家“十四五”規(guī)劃中,空天科技首次出現(xiàn)在“強化國家戰(zhàn)略科技力量”內容中,航天產業(yè)作為國家戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分,代表科技和工業(yè)發(fā)展的最前沿,具有顯著的技術牽引和產業(yè)帶動作用。商業(yè)航天作為航天領域的新生力量,在政策扶持和社會資源助推下,已經成為推動國家航天及高科技產業(yè)高質量發(fā)展的重要支撐。
3、商業(yè)航天有力支撐我國從“航天大國”向“航天強國”邁進
1956年以來,經過幾代航天人的建設和發(fā)展,我國建成了較為完備的航天科技工業(yè)體系。探月工程、載人空間站、火星探測等國家重大科技專項和重大工程的順利實施,標志著我國在重點航天技術上取得了巨大的成績。但相比歐美國家,我國在航天產業(yè)規(guī)模和體量上仍有較大差距。傳統(tǒng)航天以保障國家任務為目標,但由于建設周期長、耗資巨大、收益率低而無法保證航天產業(yè)全面快速發(fā)展。商業(yè)航天作為具有廣闊前景的開放性新興產業(yè),全國各地方、各行業(yè)、各單位都有機會參與進來。商業(yè)航天企業(yè)可根據(jù)自身特色和地方優(yōu)勢,因地制宜,選擇相適應的航天單位、航天技術、航天資源開展合作,形成百花齊放、百舸爭流的生動局面。
依托中國特色社會主義制度,在新型舉國體制的引導下,可充分發(fā)揮商業(yè)航天市場配置資源的優(yōu)勢,并結合政府頂層統(tǒng)籌規(guī)劃的站位優(yōu)勢,有效推動商業(yè)航天有序發(fā)展。通過科學統(tǒng)籌、集中力量、優(yōu)化機制、協(xié)同攻關,在維護國家安全、構建太空實力和攻關重大項目等方面集中協(xié)調配置資源、有效發(fā)揮資源協(xié)同效益,支撐我國從“航天大國”穩(wěn)健邁向“航天強國”。
1、商業(yè)航天推動科技創(chuàng)新和產業(yè)轉型
航天產業(yè)是高度復雜化和規(guī)模化的高技術與高端制造的組合,是國家先進制造業(yè)的重要組成部分。其技術輻射面廣、產業(yè)帶動力強、關聯(lián)產業(yè)多、產品附加值高,具有突出的溢出效應和經濟帶動作用,能夠帶動新一代的信息技術、高端制造、新能源、新材料等高精尖技術產業(yè)發(fā)展。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示,航天產業(yè)的直接投入產出比約為1:2,對國民經濟的直接拉動作用為原始投入的8-14倍。但目前航天產業(yè)的溢出效應發(fā)揮不足,需要通過商業(yè)航天的發(fā)展加以推動和實現(xiàn)。聚焦國內,北京、上海、西安等城市逐步形成了航天科技產業(yè)的初步聚集,其他各省市如海南文昌的國家航天城,武漢國家航天產業(yè)基地,廣東省的衛(wèi)星產業(yè)聚集區(qū)和產業(yè)園區(qū)等圍繞商業(yè)航天的火箭鏈、衛(wèi)星鏈、數(shù)據(jù)鏈產業(yè)系統(tǒng)布局,航天產業(yè)集群效應已初步顯現(xiàn),形成了以航天技術完整產業(yè)鏈結構為核心,相關制造和服務配套產業(yè)為支撐的生態(tài)體系。商業(yè)航天未來將大力發(fā)展低軌衛(wèi)星星座,推動衛(wèi)星制造從“實驗室定制化研制”到“產品線批量化生產”的轉變,衛(wèi)星密集發(fā)射同時帶動火箭發(fā)射向高可靠、低成本、靈活發(fā)射的方向發(fā)展。通過高新技術產業(yè)集群加強行業(yè)自主創(chuàng)新能力,融合人工智能、大數(shù)據(jù)處理等前沿技術,帶動“通導遙一體化”衛(wèi)星應用產業(yè)、火箭發(fā)射服務等轉型升級,推進相關產業(yè)的高質量發(fā)展。
2、商業(yè)航天促進相關產業(yè)協(xié)同發(fā)展
在航天技術的牽引下,材料、動力、能源等尖端技術發(fā)展迅速。傳統(tǒng)航天作為國家任務驅動的科研生產體系,推動相關產業(yè)協(xié)同發(fā)展的動力不足。在我國當前軍民融合政策支持下,商業(yè)航天能夠充分發(fā)揮民營效率優(yōu)勢,構建上下游產業(yè)供應鏈體系,打造“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+”生態(tài),加快培育衛(wèi)星網(wǎng)絡優(yōu)勢企業(yè),賦能產業(yè)集群,促進相關產業(yè)協(xié)同發(fā)展。
以智能制造為例,近年來低軌星座的大規(guī)模爆發(fā)部署需要研發(fā)新的小型衛(wèi)星平臺和智能載荷等航天高端產品,為滿足低成本高質量的商業(yè)航天發(fā)展需求,商用工業(yè)級器件在衛(wèi)星研制中大量使用。智能制造通過標準化、模塊化實現(xiàn)小衛(wèi)星的批量生產,降低衛(wèi)星研制成本。國內衛(wèi)星批量化、智能化生產線已開始逐步規(guī)劃和建造。批產衛(wèi)星帶來的測試工作時間短、任務重等問題,促進了衛(wèi)星智能批量測試系統(tǒng)的研發(fā),以及多星并行測試、自動測試等智能生產模式創(chuàng)新。同時,大量衛(wèi)星的發(fā)射需求,也帶動了低成本重復使用商業(yè)火箭的加速發(fā)展。
3、商業(yè)航天賦能數(shù)字經濟高質量發(fā)展
近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等技術飛速創(chuàng)新,世界正經歷百年未有之大變局,新一輪科技革命和產業(yè)變革帶來的新陳代謝的激蕩和競爭博弈的激烈前所未有,經濟社會發(fā)展的傳統(tǒng)模式正在被強力顛覆。以互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術為核心的數(shù)字經濟已成為國民經濟高質量發(fā)展的新動能,數(shù)字經濟以數(shù)據(jù)資源為關鍵要素,不斷賦能經濟高質量發(fā)展,在國民GDP中所占的比重逐年提升,并成為帶動內外循環(huán)的連接紐帶,將為中國經濟持續(xù)發(fā)展提供新動能。
開展數(shù)字經濟建設需要充分發(fā)揮海量數(shù)據(jù)和豐富應用場景優(yōu)勢,促進數(shù)字技術和實體經濟深度融合,賦能傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級,催生新產業(yè)新業(yè)態(tài)新模式。商業(yè)航天的運載火箭產業(yè)、衛(wèi)星及應用產業(yè)、空天飛行及動力產業(yè)等高速發(fā)展,促進了空間科學、空間技術、空間應用的全面提升,尤其在空間應用產業(yè),通過海量衛(wèi)星數(shù)據(jù)與數(shù)字經濟的深度融合,豐富應用場景,創(chuàng)新商業(yè)模式,深化“通導遙”綜合應用,有效賦能社會數(shù)字化轉型和數(shù)字經濟建設。

軌道時隙和無線電頻譜都是有限資源,國際社會 “先到先得”的原則使發(fā)達國家與發(fā)展中國家的太空能力差距愈發(fā)增大。SpaceX、OneWeb等公司通過發(fā)射海量通信衛(wèi)星,行星實驗室公司通過部署200多顆近地軌道遙感衛(wèi)星,搶占大量低軌軌道資源和優(yōu)質的Ku/Ka/V頻譜資源,對后發(fā)者在國際電聯(lián)申報大規(guī)模星座形成了巨大挑戰(zhàn)。
在政策制定上,目前政府出臺了多項利好商業(yè)航天的相關政策,但總體偏宏觀指導性和方向性,細化的支持性政策和可操作性的方案略顯不足。在戰(zhàn)略規(guī)劃上,商業(yè)航天的戰(zhàn)略定位較為模糊,短期規(guī)劃較為零散,中長期規(guī)劃目標不清晰;在市場劃分上,商業(yè)航天的界限也不明確,是否支持商業(yè)航天企業(yè)參與,參與程度如何,相關領域是否放開,未來是否逐步放開等問題尚未得到解決。
美國政府推出《國防授權法》和《聯(lián)邦采辦條例》等一系列重要法案和政策,指出軍品除核心軟硬件需由軍隊定制外,把采辦民用技術、產品和服務作為第一優(yōu)先序列,強調選擇成本低、質量好、性能優(yōu)越的貨架產品。在這次俄烏沖突中,美國國家地理空間情報局(NGA)和美國國家偵察局(NRO)加大采購西方商業(yè)遙感衛(wèi)星公司提供的各種情報數(shù)據(jù),目前正在與100多家商業(yè)遙感衛(wèi)星公司合作,使用了至少200顆商業(yè)遙感衛(wèi)星的照片,而且這些商業(yè)遙感公司還提供了大約20種不同的分析服務。這些圖像直接流向了美軍歐洲司令部、北約軍方和烏克蘭政府,為其提供了全面的戰(zhàn)場情報信息。SpaceX公司的星鏈星座為烏克蘭提供上萬臺通信終端,保障了烏克蘭作戰(zhàn)部隊實現(xiàn)實時通信。
目前在世界范圍內,政府依然是商業(yè)航天的最大用戶之一。在中國,政府的數(shù)據(jù)服務主要由民用航天提供,商業(yè)航天參與程度不高。同時在國防領域,商業(yè)衛(wèi)星對國家安全、軍隊對戰(zhàn)參與度不高,需要更高效地整合軍民商衛(wèi)星資源,推動民商衛(wèi)星發(fā)展同時支撐國家治理、政務能力提升、國防情報獲取,使政府更高效、更便捷、更經濟地使用航天信息服務;軍隊如何能在現(xiàn)有能力基礎上更高效地使用商業(yè)數(shù)據(jù)作為補充,也是未來商業(yè)航天發(fā)展面臨的一大挑戰(zhàn)。
近幾年商業(yè)航天發(fā)展迅速,但總體來看還存在小、散、亂的情況,標準缺失的問題正日漸凸顯。雖然目前傳統(tǒng)航天業(yè)內普遍采用國軍標(GJB),但商業(yè)航天一般采用國家標準體系,參照的是國際標準(ISO)。商業(yè)航天發(fā)展難以參照現(xiàn)行的軍用標準,又因商業(yè)航天敏捷迭代的特性,國標、國軍標制定周期也難以滿足商業(yè)航天發(fā)展需求。商業(yè)衛(wèi)星主要集中在遙感和物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星,從衛(wèi)星端到應用端一般是企業(yè)自行定義接口標準,但因各企業(yè)業(yè)務分類、服務對象和應用架構不同,難以有機整合各方優(yōu)勢產品。
當前國內外商業(yè)衛(wèi)星的研制主要依靠政府大力投入的航天產業(yè)所溢出的技術能力,特別是我國的商業(yè)衛(wèi)星研制主力仍為系統(tǒng)內的中國空間技術研究院(五院)、上海航天技術研究院(八院)、中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院等院所。其繼承以往保障國家任務所創(chuàng)建的研發(fā)體系、研制流程、技術標準與質量保證要求極高,且定制化的生產方式必然導致在保證衛(wèi)星高質量的情況下,研制成本也居高不下。火箭發(fā)射目前國內報價每公斤成本近13萬元,相比SpaceX的搭載發(fā)射服務近0.55萬美元(約3萬6千元),貴了4倍有余。如何采用商業(yè)化的方式,將航天的先進技術與商業(yè)化批產技術相結合,通過柔性生產線的方式滿足衛(wèi)星性能定制化,通過標準化模塊化的方式實現(xiàn)低成本、批量化、高質量的衛(wèi)星生產。在火箭發(fā)射方面,降低成本發(fā)射、突破回收和復用等新技術突破也是解決商業(yè)航天快速發(fā)展的重要問題。
產業(yè)化規(guī)?;l(fā)展格局尚未形成。一是資源利用率不足,航天資源不僅僅只是包括火箭工廠、火箭發(fā)動機試車臺、發(fā)射基地等硬件設施,還包括相應制度、政策法規(guī)、技術儲備等軟件資源。在火箭和衛(wèi)星設計,測試性能和最終組裝發(fā)射等全流程中,商業(yè)航天企業(yè)分布并不均勻,目前尚未形成產業(yè)化服務體系。二是應用創(chuàng)新、精準化、精細化服務能力不足,束縛了衛(wèi)星應用技術體系及衛(wèi)星數(shù)據(jù)增值產品和服務的發(fā)展。三是相關政策不開放,協(xié)調機制不完善導致產業(yè)化發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。當前國外已將商業(yè)化遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率開放到0.1米,以星鏈、銥星為代表的通信衛(wèi)星已經大量部署并提供服務。而我國商業(yè)化遙感數(shù)據(jù)空間分辨率限制為0.5米,同時SAR衛(wèi)星頻率軌位電報協(xié)調難,商業(yè)化通信衛(wèi)星已被國家隊中國衛(wèi)星網(wǎng)絡集團有限公司統(tǒng)籌規(guī)劃,行業(yè)準入門檻高也是商業(yè)航天產業(yè)化面臨的難題。
對于大規(guī)模部署的衛(wèi)星星座,其巨大的投入單憑國家投入難以持續(xù)發(fā)展,必須探索一種政府、社會資本方合作新模式。2015年,國家發(fā)文鼓勵探索國家民用空間基礎設施市場化、商業(yè)化發(fā)展新機制,支持和引導社會資本參與國家民用空間基礎設施建設和應用開發(fā)。民用空間基礎設施雖然在政策層面已經開放并且屬于鼓勵發(fā)展的領域,但在實踐中采用此類模式操作的項目極少。如何優(yōu)先保障各級政府公共數(shù)據(jù)需求,并通過市場化機制,社會資本方為社會、企事業(yè)單位提供定制化商業(yè)數(shù)據(jù)服務而獲得合理投資回報是未來商業(yè)模式探究的一大難題。

航天產業(yè)作為重要的國家戰(zhàn)略性力量,需要不斷提升發(fā)展效益效能。商業(yè)航天是國家航天的重要補充和協(xié)同,也是國家戰(zhàn)略力量的有力支撐。政府應加強頂層戰(zhàn)略統(tǒng)籌規(guī)劃,建立自上而下的多元統(tǒng)籌協(xié)調機制;健全商業(yè)航天參與國家太空力量建設政策體系,保障軍民商航天融合有理、有序,穩(wěn)定實施;提高系統(tǒng)建設的兼容性和安全性,解決軍民商航天體系融合的技術障礙。指定軍隊代理機構,以應用為牽引,多手段扶持商業(yè)航天發(fā)展,同時通過專項資金、技術攻關計劃等措施,激發(fā)商業(yè)企業(yè)對技術創(chuàng)新的貢獻。
商業(yè)航天產業(yè)歸根到底是服務于國家價值體系和國家意志的體現(xiàn),因此,商業(yè)航天的發(fā)展離不開政府的扶持和支持。后續(xù)政府應完善商業(yè)航天相關法規(guī),制定資助計劃,明確商業(yè)航天市場定位及規(guī)模發(fā)展路徑,培育規(guī)范商業(yè)航天發(fā)展環(huán)境,鼓勵軍民商航天協(xié)同發(fā)展,共同解決卡脖子問題。政府應加大商業(yè)航天在政府數(shù)據(jù)服務中的采購力度,通過合同、采購訂單、合作協(xié)議等多種模式支持商業(yè)航天參與國家重大工程和重大項目,以需求為牽引指導商業(yè)航天有序、快速發(fā)展。
商業(yè)衛(wèi)星作為新型空間信息基礎設施,服務于國家重大戰(zhàn)略,支撐航天強國建設。通過構建具有引領性的衛(wèi)星星座和運營平臺,形成“通導遙一體化”應用服務標準體系,整合社會優(yōu)勢資源,拓展一批衛(wèi)星重大應用場景,打造覆蓋火箭、衛(wèi)星、地面系統(tǒng)建設及衛(wèi)星運營、地面終端、信息應用的衛(wèi)星全產業(yè)鏈,形成數(shù)字賦能的空間信息技術創(chuàng)新體系和產業(yè)融合發(fā)展新格局,推動數(shù)字經濟賦能高質量發(fā)展。
為了擴大在國際航天市場的占有率和主導力,擴大衛(wèi)星應用產業(yè)的戰(zhàn)略競爭力,需要大力發(fā)展商業(yè)航天,可通過商業(yè)合同、采購訂單、資助計劃、PPP等模式推動民用空間基礎設施的市場化、商業(yè)化發(fā)展。面向大規(guī)模星座部署的需求,通過建立“利益共享、風險分擔”的長效合作機制,發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢,優(yōu)化“企業(yè)+地方+社會”資源配置,充分發(fā)揮央企作為技術策源地、產業(yè)鏈鏈長優(yōu)勢,民營企業(yè)在扁平管理、成本競爭的優(yōu)勢,地方在政策、市場、區(qū)位和產業(yè)基礎等方面的優(yōu)勢,以及社會資本的資金優(yōu)勢,分攤建設成本,加快建設進度,共享星座收益。
商業(yè)航天是航天技術向大眾應用市場與消費級層面的商業(yè)化。未來衛(wèi)星應用發(fā)展結合人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應用手段,應積極拓展通信、導航、遙感應用新場景和開拓衛(wèi)星應用大眾服務領域,打造“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+”新服務模式。采用多元化新型投資方式,以創(chuàng)新技術應用為牽引,引入地方政府和社會資金參與多元化星座建設,共同推動星座商業(yè)化、產業(yè)化發(fā)展,進而帶動火箭發(fā)射、地面設施建設的全鏈條服務,形成商業(yè)航天產業(yè)發(fā)展新生態(tài)。

商業(yè)航天行穩(wěn)致遠,并與傳統(tǒng)航天產業(yè)有機融合、協(xié)同發(fā)展,將成為我國從“航天大國”走向“航天強國”的重要支撐。站在實現(xiàn)第一個百年奮斗目標、邁向第二個百年奮斗目標新征程的歷史起點,讓熱愛我國航天事業(yè),有志于參與航天強國建設的各界同仁攜手,充分運用商業(yè)航天產業(yè)所具有的市場規(guī)則靈活、高效配置技術、資金、人才要素的能力,發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢,加速體系化創(chuàng)新,推動商業(yè)航天高質量發(fā)展,讓航天成果惠及百業(yè)千行、億萬民眾。
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