領跑太空2.0時代(二)

蒿旭

產業篇

去開發月球和火星，甚至離開太陽系實現星際穿越——探索未知的“人類最后邊疆”，這被認為是航天的神奇。同時，太空探索還有十分“接地氣”的一面。正像當年美國“阿波羅”飛船登月的技術成果擴散到民間一樣，太空經濟也可惠及國民經濟。未來，太空探索不光能滿足人類對未知空間的好奇和向往，也能對人類社會的經濟發展產生不可估量的作用。此外，世界航天產業也處于激烈的市場競爭中，這就促使老牌航天企業和初創型企業都要以創新求生存，無法靠“吃老本”壟斷市場，最終使全人類受益。

太空經濟面面觀

商業航天發展成熟到一定程度后，太空運輸和運營的成本將會降至與其他航空和地面運營成本同樣水平，成本大幅降低不僅使各項太空活動更加經濟，更會顛覆很多傳統產業模式，即這場革命將會導致大量傳統產業出現過剩——但是這個問題以前沒有受到重視，因為在太空做生意的成本很高且高風險。

未來，一些商業航天發展將會促使常規服務的進化。這些服務包括通信、導航、跟蹤、定位和遙感。然而，新產品和新服務將是主力軍，一些是智能機器人服務，其他的是載人服務。智能機器人服務將包括：

1.類似于全球聯邦快遞的送貨服務；

2.來自外星球的商品；

3.利用太空光源供夜間照明和作物生長；

4.通過空間繼電器配電；

5.從太空輸送電力；

6.空間配電設施；

7.根據合同提供和支持一些“防御”功能。

載人服務將包括：

1.公眾亞軌道太空旅行；

2.太空中點到點的快速公眾旅行；

3.太空酒店和度假村的公眾旅行；

4.太空商業園；

5.太空體育館；

6.太空電影制片廠；

7.支持NASA人類探索；

8.月球和小行星商業采礦；

9.空間基礎設施運營。

這里將描述的是一些最有可能出現在未來十年間的太空經濟模式——面向大眾的太空旅行（太空旅游）。幾十年來，太空旅行已經成為推動商業航天的重要驅動力，目前只待性能可靠、成本低廉的空間運輸的實現。

亞軌道太空旅行——至少要到達距離地面100千米的高度——根據國際慣例，旅客才能正式稱作“宇航員”。安薩里X獎推動了進入亞軌道空間的努力，伯特·魯坦的“太空船一號”及其駕駛員榮獲了2004年的1000萬美元X獎金。其他候選方案仍在進行試飛努力，包括第一階段進行空中發射的方案。預計亞軌道飛行有一個健康的、但相對狹小的市場，因為它們帶來的失重最多只有幾分鐘，即使它們的風險遠遠低于軌道飛行。盡管如此，維京銀河公司將太空船概念進行商業化，并得到了幾百個預留訂單。

過去十年中所做的調查表明，軌道飛行有很大的市場可供發掘。調查預測，如果“票價”在10萬美元，每年有10萬人想進入太空，如果“票價”在1萬至2萬美元，每年有100萬人想進入太空。公眾太空旅行（太空旅游）已經開始了——少數富裕的游客去過國際空間站（ISS）。雖然亞軌道旅行尚未正式營業，但商業亞軌道飛行已經開始規劃了（魯坦/維京銀河公司）。起初，游客將停留在太空飛行器中，這在亞軌道旅行中是必須的，最初的軌道旅行也是如此。如果公眾太空旅行如愿以償，那么軌道酒店也將成為必要。這將給旅游業帶來一項新業務，預計這個市場每年的收入將超過300億美元。希爾頓、喜來登和其他酒店都開始考慮這項投資；然而，企業家羅伯特·畢格洛已經開始自掏腰包進行充氣式住所（名為“創世記”）的測試，并打算開發軌道空間酒店。

一旦軌道旅行被證明是安全的，那么廉價軌道飛行器將不可避免地隨之發展，最初是改進型一次性運載火箭（EELV），最終轉化成完全可重復使用的飛行器（奇石樂公司的兩級入軌和單級入軌[SSTO]方案），這將大大降低發射成本和提高可靠性。

這些小的步驟非常令人鼓舞，并預示著公眾太空旅行將有很大的商業潛力。到2030年底，可能會出現幾十家太空酒店以及飛往太空的定期“航班”，為那些在太空中住一個周以上的旅客提供服務。而像大海中的郵輪般的太空度假村最終也將成為現實，只是它們的實現可能會需要更長的時間。然而，畢格洛還設計了圍繞月球游覽和出艙活動計劃。

空間商業園。廉價而可靠的空間運輸的出現，除了預示著公眾太空旅行將會流行，也使私人開發和經營太空商業園成為可能——混合使用在軌設施，利用共同的基礎設施支持不同的商業活動。

這些商業園區由私人開發、擁有和經營。它們將向各種類型的商業客戶提供長期或短期的出租設施，包括醫藥研究或生產實驗室，體育、電影和其他商業活動場地。商業園運營商還將為租戶提供公共基礎配套設施，包括：

1.帶私人浴室的特等客艙；

2.公共觀賞和休閑區；

3.電力和熱力設施；

4.廚房和小賣部；

5.氣閘和對接口；

6.服務和物流支持；

7.儀器，實驗支持；

8.與地面間的通信；

9.頻繁的或按需進行的運輸；

10.緊急設備和運輸工具。

將電力輸送到國際空間站。對國際空間站的支持，很可能是早期要展開的商業服務。事實上，目前美國國家航空航天局（NASA）計劃對地面到國際空間（ISS）的物流服務進行商業競標，雖然還沒有對這一想法做出正式表態。

國際空間站有很多特點，這使得商業化后勤保障成為很好的候選方案。其中一項服務就是為國際空間站上的科學和其他用戶提供電力，這份業務并不繁重。國際空間站本身幾乎沒有專門的實驗空間，運營成本非常昂貴（每人每天耗資約100萬美元），對震動非常敏感（支持微重力處理），而且沒有多余的居住空間。

一項可能的商業服務就是從商業運營的共軌航天器上為國際空間站提供電力。研究表明，這項服務可以為國際空間站提供數百千瓦的電力，而其成本只是國際空間站自身發電成本的一小部分。只要政府做出一個簡單承諾——同意每年從商業企業購買一定千瓦數的電力輸送到國際空間站上，那就足以使這項服務獲得私人資金的支持。這項服務是典型的可以由商業企業提供的服務之一：

1.用補給飛行器提供運輸服務；

2.為國際空間站運行補給商品；

3.為一些實驗提供空間和設施；

4.為國際空間站上進行的生命科學實驗提供可變重力；

5.通過電磁纜繩為國際空間站提供無推進劑助推。

把政府作為主要客戶，這將是太空商業基礎設施一個很好的開局方式。快速全球包裹快遞。航程遍及全球的運載火箭，不管它是亞軌道飛行器或是軌道飛行器（安裝了制動器），就能在兩小時內能飛到世界上任何地方（從一個航天發射場到另一個航天發射場）。這可能帶動類似于全球聯邦快遞公司的郵件和包裹服務市場的上升，研究表明這是個需求尚未得到滿足的大市場。這種服務可以由小型可重復使用的無人駕駛飛行器提供，單級入軌技術可以使這項服務變得可行，大約在2015年至2020年間實現。

這種服務可能是首批商業化機器人空間運輸應用之一。研究表明，這種快速的全球快遞服務，將降低現在以航空運輸為基礎的按重要程度排序的包裹或文件運輸物流系統所需的運輸時間。一旦政府降低了所需的技術風險，這在技術上將是可行的。

為月球基地提供支持。許多研究表明，月球基地具有很高的科學，探索，研究和工業研究潛力。實際上，月球基地是美國國家航空航天局人類太空探索計劃的核心，將在2020年時間框架內實施這一計劃。雖然基地本身的建設將由政府負責，但是這類設施將需要氧氣、推進劑、水、地表挖掘、加工廠和運輸基礎設施等形式的后續支持和保障。

月球南極的隕石坑可能以冰形式存在的水。因此，該基地不但可以滿足自身的需要，還可以供給月球其他地區的探索。它可以向地球軌道提供液態氧作為推進劑。它最初可以作為一個簡單的前哨站——包括生活在登陸器中的航天員，但很快將出現一個完整的永久性基地，它將作為去往火星和太陽系其他地區的先遣部隊的學習和前進基地。一個更完整的設施將在2020至2030年間建成。它最初是政府建設和運行的設施，但之后會過渡到政府投資建設、商業運行的模式。這需要一個規模空前的商業企業來運行。

軌道上的電影制片廠。現在太空電影和冒險電視連續劇中的自由落體（零重力）環境是困難的、昂貴的和非常有限的。研究表明，居住模塊或經過改裝的航天飛機外部燃料箱可以提供所需的空間和安裝攝影設備。電影制片廠可以擁有和使用這種“攝影棚”，或者由財團擁有、租用給有需要的攝影工作室。研究表明，正常情況下太空電影制片廠在經濟上具有可行性。這樣的工作室將依附于空間站或商業園，以滿足維護需要。

近地軌道-地球同步軌道轉移的基礎設施。一個永久性的近地軌道（LEO）-地球同步軌道（GEO）交通基礎設施，以收費為基礎向政府和商業用戶提供服務，在未來一段時間將會成為可能，并使用前面介紹的技術。雖然最初的基礎設施將采用化學或電力推進，一個特別有趣的概念是通過動量交換系索實現重型永久平臺之間的載荷傳送。重型平臺將能量和動量傳遞給載荷，這種近地軌道到地球同步軌道的轉移不消耗任何推進劑。每個平臺會使載荷的速度增加到2000米/秒，釋放載荷時系索的切向速度增加載荷的軌道速度，另一端接住載荷時減去軌道速度，二者相對速度為零。

因此耗時6小時將載荷從霍曼轉移軌道轉移至地球同步軌道附近，轉移過程并不需要推進劑。當然，這樣做所需的能量必須來自某個地方，實際上能量來自重型平臺高度的輕微下降，而平臺的高度通過離子推進進行彌補——只是所需時間較長，比沖僅有5000。因此，實際上載荷是以每秒5000的有效比沖轉移的，只是在6小時內完成了轉移。目前已知的任何推進技術都做不到這一點。事實上，這系索“階梯”在太空中進行反向操作同樣適用，將載荷從地球同步軌道降至近地軌道進行維修、升級或銷毀。最終，如果這種系統能夠實現，那么地球同步軌道的交通量將大大增加，如果一段時間內“向上的物質運輸量”等于“向下的物質運輸量”，將載荷從地球同步軌道降低到近地軌道所獲得能量可以用于將載荷從近地軌道送入地球同步軌道，除了一些不可避免的能量損失，該系統的運行幾乎不需要能量。因此，不需要推進劑的永久運輸基礎設施將會得以建立。

通過地球同步軌道繼電器進行無源配電。軌道上的大型無源無線電頻率（RF）反射器可用于中繼地球上能源豐富地區發射過來的RF能量，將其分配到能源貧乏的地區，RF能量會被接收并轉換為電力，以補充當地的電網。該系統也將適用于崎嶇或欠發達地區——人口中心相距遙遠且沒有石油的國家，例如日本。研究表明，這種配電手段比長度大于2000千米的輸電線路要便宜。

該系統采用簡單的網格或膜發射RF功率，與在太空中發電的航天器相比，這種航天器重量更輕、造價更低。一個單一的航天器將安裝幾個獨立操縱的反射器，使能量可以提供給不同的目的地。研究表明，在這個項目上，60億美元的投資可能會獲得35%的回報率，而且將是一個財政支持的項目，可以很容易找到商業融資。

在太空中進行太陽能發電。太陽能發電衛星是1958年彼得·格拉澤設想出來的。將豐富、清潔、取之不盡用之不竭的太陽能轉換成微波，再將其以波束的形式傳輸到與電網相連接的接收設施的硅整流二極管天線上——這個概念很簡單。然而，這一概念最初需要數百名宇航員組裝一個巨大的結構，是一個巨大的太空計劃，這種技術也并不存在，也無法通過向用戶收取沒有競爭力的能源費用收回其龐大的投資。

最近的研究提出運用現代技術，包括自適應反射膜、模塊化機器人組裝、高效太陽能電池陣列、中/低地球軌道星座、編隊飛行航天器、重力梯度穩定結構、高效太陽能電池板、微波或激光束電力輸送，以及整個主機采用現代電子元件的天線和發射機。這些研究都表明這種電力在價格上比熱電或核電更有競爭力，這種完全可再生和清潔的能源來源對環境幾乎不會造成任何影響，同時可以解決世界上的電力和污染問題。

如果政府能夠降低技術風險的話——這超出了私人資助的技術機構的能力，那么這種太空太陽能發電系統可能在2030年左右實現。對創業的私營公司來說，這些計劃代表著巨大的商業市場。電力公共事業部門和商業服務提供商可能會合作開發和運行這些系統。將這么大質量的系統送入軌道，對低成本運載火箭來說也將是一個巨大的市場——如果這種發電方式的電費要比其他方式更有競爭力的話，低成本運載火箭就很有必要了。因此，雖然這是一個長期的命題和一個非常大的事業，它也不比其他商業能源工廠龐大多少。

以上所描述的幾個概念，每個概念都可能代表一個重要的商業航天計劃。在總量上，它們代表著可能的巨大的空間計劃，代表未來商業空間部門的一部分。通過為上述每個計劃和每年發射次數與每個計劃所需發射到太空的質量構建一個合理的但沒有明確發展和運作路線圖的計劃，可以對這種潛力進行評估。

太空活動主要將由私營部門承擔。然而，就像許多先進技術的商業活動，它們可能會因政府降低技術風險的活動而受挫，也可能因為政府活動而受益。企業可能會在各種簡單技術的投資上與政府建立合作伙伴關系，這對雙方都有益。事實上，這種政府投資可能是巨大的，并可能是一些商業活動得以啟動的關鍵——私人無法籌集這么多的啟動資金。此外，政府可以提供鼓勵措施，例如稅收優惠政策、執照津貼和其他好處，以推動一些被認為具有雙重用途或對國家經濟具有重大意義的活動。

事實上，美國政府已在基本技術的開發上進行了投資，如碳納米管研究和其他能夠充分挖掘其應用潛力的先進技術。這項投資是由美國國防高級研究計劃局（DARPA）、空軍、國家科學基金會和其他機構贊助的。幾乎每一個技術先進的國家正在做同樣的事情，因為碳納米管在商業和軍事應用領域的具有重要意義。此外，碳納米管的許多電子、電力和熱應用正在研究之中，第一個可能會進入的領域是商業電子產品市場。

一些商業應用轉化為現實存在的時間被延誤的可能性是存在的——若美國政府支持這方面和其他科學技術領域的研究經費大幅減少的話——這一不測事件發生的話，雖然不期望如此，但可能性也無法排除，這可能對技術發展有相當大的負面影響。然而，由于碳納米管科學和技術在世界上非常受歡迎，美國大幅削減經費將導致美國落后于其他國家，因此不太可能發生。特別是考慮到這么多的商業產品將受益于碳納米管技術的引入和使用，意外就更不可能發生。這些產品包括每一種消費類電子產品；汽車、火車、飛機、船只船舶的結構；醫療設備和診斷技術；體育用品；和國民經濟中其他會使用到基礎材料的產品。

這就提出了碳納米管的發展會對上面所提到哪一種商業空間應用產生作用的問題。在非常現實的意義上，本章中所描述的商業計劃都依賴于碳納米管。它們或許可以只使用傳統的材料進行開發和運行，但與使用碳納米管和其他先進的技術相比，它們的重量會更重，價格會更昂貴。然而，即便情況真的如此，這些計劃的商業模式和經濟可行性仍然將是最積極的因素，盡管為了補償成本的增加，這些服務的引進將會被延遲。

對技術的投資戰略思維的開拓，可以促進商業經營，而在此所述的思路似乎具有吸引力。不幸的是，即使有可能發展這樣的戰略，其效用也會被質疑，因為它必須采取無數的關鍵活動和因素——支持所有商業風險投資，只能參與方自行思考。此外，如果采取此類戰略的話，就必須接受它的局限性，當然這已經完全超出了本章的范圍。因此，要獲得比上一節中所討論的更為具體的技術投資戰略和發展藍圖，這是不可能的。

基于商業活動已經開始在大眾太空旅行（包括亞軌道和后來的軌道）中開展，似乎很明顯，這些計劃如果在經濟上獲得成功，將會推動可以創造未來應用的技術投資。這種效應將會為實現太空中的第二次工業革命帶來動力——這是未來商業航天活動的核心觀點。

在2010年至2020年時期的技術進步，將由私人資本和美國政府的一些新興技術投資所推動，除了新的政府計劃之外，還將帶來新的商業產品和服務。這些技術將使政府和商業航天計劃的開發、入軌和運營成本呈數量級的降低。主要推動力將是發射成本呈數量級的降低，除了傳統的通信、導航、定位以及遙感商業計劃會不斷增長之外，這將引發新興非傳統商業航天計劃的爆炸性增長。

到2030年或以后，在總量上，這些商業計劃的規模將會超過所有的政府空間計劃——在空間系統的總投資上，在每年發射次數上，在軌總質量上的，以及在軌的基礎設施上。未來的商業航天計劃作為一個整體，將代表著第二次工業革命——但是這一次，是在太空中。

這些商業航天計劃及其地面與空間基礎設施，將迅速成為美國經濟的重要組成部分，提供能源、信息、產品和服務，許多人和企業將依賴于這些資源。此外，美國國防和情報機構平時也可以使用這些資源，甚至為這些機構的戰略和戰術目標提供支持。此外，我們想象不到的新商業計劃及其新用途也將出現。出于所有這些原因，未來的商業計劃將成為國家安全不可分割的部分，也需要得到保護，就像機場、飛機、火車等關鍵基礎設施一樣得到保護，免受攻擊。這也是太空理論必須考慮的一點。

市場競爭和行業調整

約2010年后，航天發射服務有了新的私企提供商的出現，這給已有的較為封閉的市場帶來了巨大的價格壓力。早在2013年12月，SpaceX公司首次以低廉的價格將載荷發射到地球同步軌道，這給自2009年起就持續的低價發射提供了額外的信用背書。由SpaceX公司提供的低價（以“獵鷹”9 v1.1運載火箭將載荷發射入軌的單位價格低于每磅2500美元，以“重型獵鷹”火箭將載荷發射入軌的單位價格則低于每磅1000美元），特別對于在地球靜止軌道（GTO）運行的通信衛星，這樣的市場壓力導致其競爭對手尋求不斷降低自己的價格。

首先感到壓力的是歐洲同行。2013年之前，通信衛星發射市場幾乎被由歐洲阿麗亞娜宇航公司主導，該公司的主力運載火箭是“阿麗亞娜”5和使用俄羅斯“質子”火箭的國際發射服務（ILS）機構。2013年 11月，為了應對SpaceX公司在全球航天發射市場的擴張，阿麗亞娜宇航公司宣布了對輕量衛星采用新的靈活定價方案。隨后在2014年初，阿麗亞娜宇航公司又要求歐洲國家政府對其進行額外補貼，以應對來自SpaceX公司的競爭。

2013年底，馬斯克聲稱發射進入地球低軌道的費用為5650萬美元，他說：“‘獵鷹9火箭已經是業界最便宜的了。下一步試驗的可重復使用的‘獵鷹9將能把現有價格降低了一個數量級，激勵更多的初創型私企投入這一產業，從而將進入太空的成本進一步降低，達到規模經濟效應。”2014年，“獵鷹”9火箭進入地球同步轉移軌道（GTO）的定價約為1500萬美元，這比中國長征3B火箭的費用要低。盡管SpaceX公司的報價一般要比長征系列火箭的價低，中國政府和長城工業公司仍然將發射通信衛星的報價定在約7000萬美元。

面臨持續的“激烈的價格競爭”，七家歐洲衛星運營企業包括世界四大年收入最多的公司于2014年4月向歐空局申請，“采取立即減少‘阿麗亞娜5火箭發射成本的舉措，從長遠來看，讓下一代的‘阿里亞娜6火箭更適于發射小型衛星。如果歐洲要保持住現有的市場份額，歐洲的現有航天運載工具就要進行大量改進，以保持價格有競爭優勢。在短期內，SpaceX公司采取的對小型衛星頗具吸引力的價格政策似乎也對“阿麗亞娜”運載火箭保持強勁發展和市場青睞是不可或缺的。在2013年和2014年初的競爭性報價中，SpaceX公司贏得了許多原本“是歐洲阿麗亞娜宇航公司板上釘釘的客戶群，吸引他們的是每次發射6000萬美元或更少的價格。”

2014年6月，阿麗亞娜宇航公司首席執行官伊斯里宣布歐洲宇航行業已經開始著手提升競爭力，以應對SpaceX公司近期的市場擴張，這包括阿麗亞娜宇航公司最大的兩家股東（運載火箭制造商空客集團和發動機制造商賽峰公司）成立一家新的合資公司：運載火箭制造商空客集團和發動機制造商賽峰集團。沒有具體的細節變得更有競爭力，當時公布。2015年，歐洲多國宇航機構——歐空局（ESA），正在加快重組步伐，以降低發射和衛星成本。

2014年8月，全球營收第3大衛星服務運營商Eutelsat公司表示，預計未來3年間其每年花費減少約1億歐元，這主要歸功于較低的發射價格，以及通信衛星采用電力推進方式。該公司表示，他們使用從SpaceX公司得到的服務，而不是之前的阿麗亞娜宇航公司。2014年11月，SpaceX公司已經從阿麗亞娜宇航公司手中奪取了“相當數量的市場份額”。Eutelsat公司首席執行官米歇爾羅森說，在參考ESA開發“阿麗亞娜”6火箭的過程中，“每過一年，我們就能看到SpaceX公司在進步，獲得更大的市場份額，通過規模經濟效應進一步降低了成本。”2014年12月，歐洲政府研究官員們批準了研制新的“阿麗亞娜”6火箭，宣稱將突出“制造和運行費用的廉價”和“更現代的生產工藝和簡化的集成能力來降低單位成本”加上“可以根據各種衛星和任務類型模塊化設計的火箭，以便經受更頻繁使用帶來的經濟性。”2016年初，阿麗亞娜宇航公司預計發射新火箭的價格為9000萬～1億歐元，這將是“阿麗亞娜”5火箭2015年發射價格的一半左右。

根據阿麗亞娜宇航公司總經理的說法，“公司承受著來自SpaceX公司很大的競爭壓力。因此，整個歐洲同行業需要進行重組、合并，合理化和簡化的變革。” 空客集團（“阿麗亞娜”5火箭的制造商）首席技術官簡·博迪警告說，“那些不把艾龍·馬斯克當真的人將會有很多麻煩事。”

空客公司于2015年宣布，他們將在硅谷開設一個研發中心和風險投資基金。空客公司首席運營官法布里斯·布萊耶說：“當我們談論創新創新時，空客公司這樣的大型集團的弱點是什么？我們通常相信我們有比世界上其他公司更好的想法。我們對我們掌握的技術和平臺充滿自信。但在汽車工業、航天工業和高新技術產業領域，他人的成績表明這不是真實的。我們需要對他人的想法和創新保持開放的態度。

空客集團首席執行官湯姆·恩德斯表示，“大公司做的唯一途徑是在主營業務部門外建立新的業務部門。為此，我們允許并鼓勵試驗性行動……我們已經開始這樣做，但沒有先例……這需要一點點的試驗和犯錯。我們都覺得受到互聯網公司的挑戰。”

在SpaceX公司2015年6月發射失敗后，“阿麗亞娜”運載火箭的部分載荷因低價、靈活性大，歐空局圭亞那航天中心太空港運營費用的削減都使阿麗亞娜宇航公司重新奪回了商業發射合同的競爭優勢。SpaceX公司于2015年12月成功回收火箭的創舉沒有改變的阿麗亞娜宇航公司愿景。阿麗亞娜宇航公司首席執行官伊斯里表示，“可重復使用火箭所面臨的挑戰并沒有消失。高度穿越大氣層時，一級火箭或發動機結構所受到的壓力；為儲存返回燃料而不能發揮火箭的最大動力；需要許多年發射嘗試，才能達到規模經濟效應，這些都是未決的問題。”

同樣面臨SpaceX公司市場競爭的是美國最大的航天發射服務提供商——聯合發射聯盟（ULA），該公司于2014年宣布了重組發射業務的戰略轉型——將兩種運載火箭削減為一種，同時實施反復和漸進發展項目，以在未來10年內制造出一種部分可回收、更廉價的運載火箭。ULA的組建背景可以追溯到冷戰時期，美國航天工業的過量建設使得政府重金研發兩種用途類似但是結構不同的火箭，一種是波音公司的“德爾塔”系列，一種是洛馬公司的“宇宙神”系列。由于冷戰結束后發射需求減少，但發射成本則暴漲。ULA的組建目的也是為了促成火箭制造通用化來降低成本，更重要的是自恃為軍方唯一合作的壟斷機構，可繼續向政府伸手要錢。

一直以來，ULA獲得的商業衛星發射訂單都比其發射美國軍方載荷訂單要少，但公司首席執行官托瑞·布朗諾相信，新的廉價火箭能在商業衛星發射領域取得優勢和成功。美國聯邦審計署預計ULA給美國政府每次發射火箭的平均成本已經上升到約4.2億美元。2015年5月，ULA宣稱，如果不能贏得商業和民用衛星發射訂單來抵消美國軍用和間諜衛星發射的削減，公司將會走到破產的地步。

SpaceX公司一直是“行業內的廉價供應商。”然而，在美國的軍事載荷發射市場，自從2006年洛馬公司和波音公司合資組建ULA后，它有近10年沒有面臨任何競爭。ULA從未和SpaceX這樣的公司正面交鋒過，坦率地講，別的火箭發射商也沒遇到過這樣的對手。每一次SpaceX都會追逐一部分市場份額，每個人都說這家公司不可能做到，然而事實證明它能做到。SpaceX公司也顛覆了美國傳統的軍事航天發射秩序，這被航天專家稱為一種壟斷，也受到一些國會議員的批評。2015年5月，SpaceX公司的“獵鷹”9 v1.1火箭經由美國空軍認證，可以參與競爭發射對美國國家安全至關重要的昂貴衛星資產。

隨著廉價航天發射服務提供商的出現和ULA逐年增加的發射成本，人們越來越將關注的焦點落在ULA從美國政府那里獲得的發射訂單，以及政府為維持其發射能力而提供年度撥款10億美元。尤其是美國空軍竟然沒有通過競標過程，就向ULA購買了36枚火箭，以進行多達28次發射任務，這項合同總金額為110億美元，引來同業競爭者SpaceX公司的抗議。SpaceX公司聲稱ULA的發射成本約為每次4億6000萬美元，并給出9000萬美元報價提供類似的發射服務。作為回應，ULA前首席執行官米迦勒·伽斯說則稱，ULA的平均發射成本為2億2500萬美元，并在未來會降低至1億美元。

2015年3月，ULA首席執行官托利·布朗諾在國會公開了這項合同的金額，以便“澄清誤解”。據他稱，SpaceX公司提到的 110億美元不僅包括36枚火箭（28次發射任務），還包括另外50次任務。實際合同框架之一是耗資64億美元制造50枚火箭，另一項是制造28枚火箭，以及第三項價值69億美元發射所有78枚火箭的合同。ULA發射每枚火箭的實際成本為2億2500萬美元，最小花費為1億6400萬美元，“宇宙神”V 401火箭的成本與“獵鷹”9 v1.1火箭相近，而最昂貴的是4億美元的“德爾塔”IV重型火箭。

2016年3月，ULA工程副總裁布拉特·托比公開承認，在制造火箭的成本上難與另一家私人火箭公司SpaceX競爭，且透露ULA在去年空軍合同的競標中有欺瞞成分。ULA作為美國軍方唯一的火箭供應商，該言論引起來自軍方和國會對ULA的調查。托比旋即在隔天引咎辭職。

自ULA欺瞞美國軍方事件曝光后，ULA總裁立刻在網上發出推特文，駁斥托比的言論，并借機澄清公司歡迎競爭。面對SpaceX的低成本競爭，ULA也聲明會降低自己的生產成本來維持目前的火箭發射訂單。值得一提的是，目前ULA使用的火箭發射發動機制造商來自俄羅斯。自2013年烏克蘭危機之后曾中斷過供應，但不久后恢復。從政治風險、國家安全和生產成本來考慮，SpaceX自然是首選。然而從技術層面，與軍方合作多年的ULA集團仍舊積累著多年領先的技術專利。至于SpaceX日后能否避免ULA尾大不掉的情況，仍需要持續觀察。

當SpaceX公司的“獵鷹”9火箭于2015年12月首次成功完成發射和回收后，某投資銀行的股票分析師杰夫里估計，“獵鷹”9號火箭發射衛星的成本可能會在該公司通常報價6100萬美元的基礎上減少約40%，而SpaceX公司對此技術的預測只是30%。

早在2014年8月，媒體指出美國航天發射市場在2020年代可能有兩種超重型運載火箭競爭，它們能將至少100噸重的載荷送入低地球軌道。目前，美國政府正在研發的太空發射系統（SLS），是一種載荷70～130噸的重型運載火箭。在商業方面，SpaceX公司正在開發一種超重型運載火箭，它能將100噸重的載荷送入地球軌道。SpaceX公司已經淡化參與SLS項目競爭的可能。然而，若SpaceX公司的超重型運載火箭在未來幾年取得進展，美國的兩款超重型火箭將形成激烈的論戰將不可避免，尤其在政治層面。

除了提供發射服務合同的降價，發射服務提供商也在轉型以滿足不斷增長的行業內競爭壓力。ULA已開始對任務流程和勞動力進行大規模重組，以便減少50%的成本。2015年5月，聯合發射聯盟又宣布將裁撤30%的高管，即12名高管。當該公司努力尋求削減成本和擴展新市場的時期，管理層裁員是“開始重大重組和重新設計的開始”。

此外，作為美國航天發射的“國家隊”，ULA公司也將在技術創新中做出反擊。2016年4月，美國航天基金會主辦的國家航天年會上，ULA總裁兼首席執行官托里·布魯諾提出區別于SpaceX公司的火箭再回收方案。他說，目前大部分航天企業，如SpaceX公司剛剛成功回收的“獵鷹”9火箭都將注意力集中在回收第一級火箭上，但ULA計劃在其下一代運載火箭“火神”上將采用上面級火箭在軌復用技術，該火箭的上面級火箭將可以在軌重新加注燃料，然后與其他在軌載荷結合，以執行更復雜的太空任務。

布魯諾表示，他們希望繞過可回收火箭的主要難題，讓火箭穿過大氣層重返地面：“我們有了一個主意，你瞧，為什么要把它帶回地面，為什么不直接（在太空中）重新使用？”他說：“為什么不讓它留在太空里？”在這個時期發布“火神”火箭的可復用新技術可能是其對競爭對手的一個回應。此前，ULA已經宣布其“火神”火箭的第一級火箭發動機可通過降落傘回收。

目前，ULA的主要運載火箭“宇宙神”5的上面級，也就是“半人馬”火箭，可以在太空中工作7～8小時，這可以讓ULA直接將太空飛行器送入地球同步軌道。布魯諾稱，“火神”火箭將采用新的先進低溫漸進式上面級（ACES），將有足夠的燃料在軌工作7～8天。這將允許ACES在太空中執行多次任務，例如太空交匯和對接，如果能夠進行太空加油，其壽命還能進一步延長。布魯諾表示ULA的計劃是建造一個ACES組成的上面級火箭“加油機群”，可以在太空中為彼此加注燃料，以取得最佳燃料利用率。這一能力將讓一些復雜的太空任務成為可能，例如“分布式載荷”，也就是將航天器部件分別發射入軌，然后在軌組裝。

南安普敦大學的研究員克萊門斯魯姆夫認為全球宇航工業在“一個舊世界中發展，它的發展資金是由政府提供，從而為航天工業提供了一個穩定基礎。這種穩定傾向于不愿冒險發展新技術。”因此，SpaceX公司的出現讓其他業內的大公司吃了一驚，因為這些大公司對發展顛覆性的宇航技術不以為然。SpaceX公司表明，過去30年間的技術積累已經足夠發展新的、足以改變游戲規則的航天發射手段。”

SpaceX公司與阿麗亞娜宇航公司和ULA之間的較量，堪稱商業航天發射市場的“泰坦之爭”。但商業航天發射市場尚有留給小微私企發展的足夠空間。與那些大公司將客戶瞄準造價數億美元的商用、軍用衛星相比，小型衛星的發展方興未艾。根據《2015年太空情報報告》預測，到2020年，重量低于50千克的小型衛星將占到所有衛星發射數量的75%。僅在2015年就有175顆小型衛星升空。美國行星實驗室公司于2014年1月發射了28顆微型遙感衛星，組建了全世界最大的遙感衛星群flock-1。公司預計未來3年內，這一衛星數量將達到131顆。

對于暴漲的小衛星發射市場，出現了專司發射小衛星的發射方式和發射企業。原因如下：除了軍用型號，較多時候微小衛星/小衛星是作為次要的第二載荷進行搭載發射。考慮須適應主星的發射條件、對載具的技術狀態影響降到最小等限定因素，可供選擇的搭載機會并不多；若依靠大衛星搭載發射，小衛星難以進入理想的軌道；微小衛星雖然體形小巧，但把它送上天也并不便宜。微小衛星的發射成本約每千克2萬到3萬美元。現在國外一些公司正試圖將這一成本降到每千克1000美元，但要真正實現，還需時日；由于起點低，初創企業要涉足航天發射領域，往往從小型運載火箭做起。SpaceX公司最初的太空發射業務就是從“獵鷹”1小型火箭起步。現在，諸如火箭實驗室公司，維珍銀河公司都涉足小衛星發射業務。

致力于小型衛星發射市場的螢火蟲航天系統公司宣布，該公司正在研發一種將來會用于其“螢火蟲-阿爾法”火箭兩級同的燃燒室。

FRE-R1發動機是一個探索型號。采用液氧/煤油燃料，但燃燒室的基本設計也可以使用甲烷作為燃料。火箭上面級使用FRE-1的改型，可產生7000磅力（約31.1千牛）推力，第一級為有著簇狀燃燒室的FRE-2發動機，可產生125000磅力（556千牛）推力。

“螢火蟲-阿爾法”火箭設計目標是將約400千克衛星載荷送入近地軌道，單次載荷發射費用為900萬美元。本次試驗系列成功驗證了發動機的起動、關閉及穩定狀態下的燃燒。該試驗也可證明“螢火蟲”的試驗場具有完整的功能性。接下來的發動機試驗將重點測試性能調節和長時任務循環的運行。FRE-2的首次點火試驗預計將在2016年初進行。

而另一家創業私企，火箭實驗室公司打算將僅重220磅（約100千克）的小衛星送入近地軌道，每次發射要價僅為490萬美元。這種火箭的發動機之所以節省成本，奧妙在于它將昂貴的渦輪泵發動機換成了結構簡單得多、由鋰聚合物驅動的電動機，與3D打印的零部件相結合后，它就能將火箭的成本、復雜程度和重量顯著降低。在傳統的液體燃料火箭發動機中，渦輪機械將精確配比的液體燃料和液氧泵入發動機的燃燒室后，兩者混合燃燒來產生推力。這些渦輪泵由極其復雜的部件構成，這些部件又需要自己的發動機高效運行才能讓發動機的其他部分有效運轉。這類發動機還因故障頻發而飽受詬病。電池能效和添加物制造技術的突破，使這種火箭及其發動機應運而生，但貝克表示，火箭實驗室的動機并不是打造最聰明、技術上最精密的火箭。

發射頻率是火箭實驗室公司商業計劃中很重要的一塊。火箭實驗室公司能把小型載荷完全放在一枚火箭上，幾周內即可發射，將來它或許就能按照市場所需頻繁發射。一旦這類衛星的發射成本和搭載在較大火箭上發射的成本相當，它們就能升入軌道并開始產生價值。鑒于小型衛星產業正以兩位數的年增長率快速發展（2014年約有150顆小型衛星升空，2015年及以后預計會有更多），一枚價值500萬美元的火箭可以獲得一個更健康的細分市場。今年，火箭實驗室公司將繼續測試其電動火箭，首次商業發射預計將在2016年底進行。

追求新興產業和市場是資本的本性，新興航天產業也備受私人資本青睞。風投公司（VC）在2015年向商業航天初創型公司投資了18億美元，這是將近前15年產業內投資總和的兩倍。根據宇航產業分析機構金牛座集團（Tauri Group）最新發布的報告，航天產業創業公司在2015年跨過了一個重大的拐點，眾多風投機構爭先恐后地向這些年輕的創業公司進行投資。

現在，隨著SpaceX等私企取得了顯著的成功，更多投資者也開始將航天領域當成類似傳統的科技領域來看待——他們認為航天領域也可以迅速將產品投入市場，并在相對較短的時間內產生收益。不過這些產品和收益更偏重于信息方面。

“SpaceX打開了這扇門，但是真正為行業帶來投資的是數據。”金牛座集團執行董事克里斯坦森指出。很多創業公司，比如行星實驗室公司、地圖盒子公司、黑色天空環球公司和軌道洞察公司等，都把自己定位為一個天基數據鏈的角色，他們要么制造和管理著一批小型地球測繪衛星，要么就是在分析這些衛星搜集的數據。這種小型衛星只要數量上部署得足夠多，就能定期實時提供全球的島瞰圖像。同時這些公司提供的數據還可以用來監測全球的經濟活動。

投資者們認為，這些數據還有很多價值沒有被開發出來，這些價值，再加上小型衛星零部件成本的下降，導致了投資者對年輕的航天創業公司的態度也發生了轉變。克里斯坦森認為，在將來一段時間，最重要的問題是，哪些公司能夠邁出當前的“待產出”階段，開始產出風投機構真正期盼的投資收益。

報告顯示，從2000年到2015年年末，航天領域創業公司共獲得133億美元投資，包括29億美元的風險投資。其中有18億美元，即三分之二的風投資本是在2015年發生的。風險投資的大量涌入，說明投資者對航天領域的認知發生了轉變。

2015年注入商用航天領域的一些重大投資非常值得一提。這些重大投資指的是靠天使投資和風險投資起家的創業公司所獲得的種子資金、風投或私募投資，包括谷歌和富達向馬斯克的SpaceX投資10億美元，衛星通訊公司OneWeb的A輪5億美元融資，以及亞馬遜創始人貝索斯為其藍色起源公司進行的重大投資等。

研究還指出，2015年其他50多家風投機構也向航天企業進行了投資，這表明一向被人們認為風險過高、收益太慢的航天領域，已經成了風投界眼中的熱土。非航天行業針對航天領域的投資行為的確達到了史無前例的水平。對于這些創業公司來說，2015年是投資額非常大的一年。

新藍海——近地小行星采礦

2013年1月15日，一顆編號為2012DA14，直徑45米左右的小行星從極近處飛掠地球，距離最近時僅有27000千米，甚至比同步衛星的距離還近。恰巧在同一天，俄羅斯車里雅賓斯克遭遇了一場突如其來的隕石雨，隕石在空中爆炸引發的沖擊波震碎了當地房屋的門窗玻璃，并導致1200余人受傷。這兩次事件加深了人們對地球未來遭遇小行星撞擊的憂慮，不過也引發我們思考這樣一個問題：能不能將這些危險的“不速之客”變害為寶，讓這些“送上門來”的寶貴資源得到充分利用呢？

事實上，利用小行星上的寶貴資源造福人類這一想法由來已久。小行星是太陽系早期的孑遺， 目前已知太陽系內共有70萬顆以上的小行星，其中90%以上分布在火星和木星軌道之間稱為“小行星主帶”的區域，其余則散落太陽系各處，有的還經過地球附近，對地球的安全構成潛在威脅。通過對小行星的光譜以及對落在地球上的隕石進行分析，科學界目前將小行星劃分為石質、碳質和金屬等多種類型。這其中，金屬型的小行星主要由鐵、鎳構成，并含有多種金屬元素，特別是鉑、鈷、銠、銥、鋨等珍稀金屬。

據亞利桑那大學的約翰·劉易斯教授分析，直徑僅1千米的普通小行星重達20億噸，其中含有2億噸鐵，3000萬噸高品質鎳，150萬噸戰略金屬鈷以及7500噸鉑系金屬混合物，單單鉑的價值就高達1500億美元。事實上，地球形成時這些密度較大的金屬元素大都沉入地核，現今能找到的重金屬礦藏有許多正是后來小行星撞擊地球表面的產物。在全球金屬消費量日漸攀升，地球金屬資源即將耗竭的今天，設法開發小行星蘊藏的金屬資源顯得尤為必要。

開發月球、火星等星球而言，開發小行星資源具有顯著優勢：小行星的重力幾可忽略不計，大大方便了飛船起降和采礦設備的建設，還可為高技術產業研發提供低重力環境；小行星的總數巨大，總表面積大，化學組成多樣化，可提供不同的資源以供開采利用：珍稀金屬可運回地球，普通金屬可就地利用，用于搭建太空中的采礦營地及居所；碳質小行星上富含的水冰可分解成飛船所需的氫氧燃料，或用來滿足航天員的生活需要，降低太空采礦的成本。

然而，小行星的低重力環境也是一把雙刃劍，加之缺少磁場、大氣層和臭氧層，無法屏蔽太陽及宇宙輻射，對航天員的健康構成嚴重威脅；主帶小行星距離太陽十分遙遠，太陽能的利用率只有地球附近的幾分之一至十幾分之一； 大多數小行星的結構疏松，開采和利用較為低效；主帶小行星遭受隕星撞擊較為頻繁，可能很容易將辛苦建成的營地摧毀。這些都是開發小行星資源不得不面對的問題和挑戰。

要開采一顆小行星，首先要選好目標。初期的太空采礦理所當然會把近地小行星作為首選目標。在小行星上著陸，需要將錨鏈像炮彈一樣發射出去，牢牢釘死在小行星表面，再逐步收緊錨鏈使飛船降落。由于主帶小行星距地球有數十分鐘的通信時差，將采礦完全交由自動機械來做似乎不太靠譜，可能需要建設采礦監視站，由專業人員定期巡視并維護。最后，還需要考慮如何將開采得到的礦物運回地球。目前所設想的運輸方案主要有直接運送礦石回地球，就地冶煉后運回金屬，甚至將小行星整體拖曳到繞地軌道再行開采。相比運送礦石，運回金屬可大大降低運輸成本，但需要將冶煉設施先行運至采礦地點。最后一種設想看似離譜，但以現有的技術手段并非無法做到，且俘獲來的小行星可為建設太空補給站提供平臺，同時也能為未來地球防御小行星撞擊事件進行先期的技術儲備與實踐。

截至目前，人類對小行星還僅僅停留在零星的無人探測階段。第一次對小行星的近距離探測始于美國1989年發射的木星探測器“伽利略”號，它順路拜會了兩顆小行星“加斯帕”和“艾達”，并發現后者有一顆衛星。第一個專門的小行星探測器“會合-舒梅克”號在1996年發射，它在拜訪小行星“梅西爾德”后環繞并降落在愛神星上。2010年，日本于5年前發射的“隼鳥”號在小行星“絲川”登陸采樣后，克服千難萬險成功返回，首次將小行星的樣品送回地球。目前尚有美國的“黎明”號，它于去年7月結束對灶神星的考察前往谷神星，預計2015年到達。與世界領先水平相比，我國在小行星探測領域才剛剛起步。2012年12月13日，“嫦娥二號”在距離3千米處飛掠4179號小行星“圖塔蒂斯”并用太陽翼監視相機拍下近距離清晰影像，從而實現了中國小行星探測 “零”的突破。

但更大膽的行動也正在策劃當中。美國行星資源公司于2010年11月成立，并已得到谷歌首席執行官拉里·佩奇與著名電影導演詹姆斯·卡梅隆等眾多富豪的資助。它的目的是要借開發與實踐小行星采礦的技術“擴大地球的天然資源基礎”。為了實現自動化小行星采礦這項長遠目標，該公司現已開始制造用于觀測小行星的太空望遠鏡，下一步將遣送探測器到選定的小行星附近進行勘察。目前，該公司的第一個太空飛行器A3R已經成功部署。A3R飛船演示了幾個關于軌道飛行控制的幾個核心技術，比如控制系統、飛行軟件、電子設備等，行星資源公司希望A3R飛船能夠在未來進入太陽系深處對富含貴金屬資源的小行星進行勘察，掌握太陽系內豐富的小行星資源，為大規模開采小行星提供前期的技術支持。

與此同時，另一家深空工業公司也躍躍欲試，計劃在兩年內發射第一架名為“螢火蟲”的無人探測器。深空工業已經擬定了太空采礦“四步走”方案。首先，科學家們會發射體型相對較小的衛星接近小行星，利用攝像頭和成像系統來判定它們的物質構成和礦產資源潛力；隨后，更大型的無人駕駛飛船會登陸小行星收集礦物，將其帶回近地軌道；第三步，飛船上的相關設備將“就地”對這些原材料進行加工，繼而為最后一步的太空制造業奠定基礎。

開發小行星資源將為人類帶來怎樣的機遇與挑戰？《趕往火星》一書的作者羅伯特·祖布林認為，未來地球、火星和小行星帶之間有可能形成新時代的“三角貿易”：將高技術產品從地球運去火星，將低技術生產和生活用品從火星送往小行星，最后將開采小行星獲得的金屬礦物帶回地球，如此可大大降低主帶小行星的采礦成本，并將使人類文明沖出地球，放眼太陽系。不過，隨之而來的太空政治化，以及將珍稀金屬大量運回地球可能引發的金融動蕩等一系列后果也發人深省。無論如何，鉑系金屬的廣泛應用至少將大大推動以此為催化劑的化工、環保和制藥行業，給我們帶來更廉價的藥物，更好的生活質量和更潔凈的天空。

但除去技術和資金難題外，此項目還面對一系列法律問題。1967年，聯合國制定了《外層空間條約》，禁止任何人將太空領域“據為己有”，獲得了103個國家的批準。不過，開采資源運回地球似乎就另當別論了。美國曾嘗到第一口鮮，從月球上帶回了約合382千克的巖石，目前已成其財產。其他國家尚未對此提出異議。

現在，情況有了新的變化。2015年11月25日，美國總統奧巴馬簽署了由美國國會審核通過的《美國商業太空發射競爭法案》，該法案正式成為美國法律。該法案是一個前瞻性的法案，涉及美國在太空領域探索的諸多方面。美國承諾在未來10年內加強對國際空間站的投資，將國際空間站壽命從2020年延長至2024年，以保證相關商業計劃和科學實驗的正常進行。此外，該法案還取消了此前美國法律對航天領域私人企業的種種法律限制，賦予私人太空采礦權。

在線網站TECE TIME引述法案內容稱：“任何參與小行星或太空資源商業復蘇計劃的美國公民，都有權獲得在小行星或太空的任何資源，包括根據使用法律獲得的擁有、運輸、使用、銷售小行星及太空任何資源的權利。”同時，法案也明文規定，商業開采的范疇僅限于沒有生物存在的小行星，“如果商業探查機構在小行星上發現生物，就算是微生物，也不能利用該行星資源來進行牟利，否則將受到嚴處。”

另外，法案還同時規定，若沒有重大事故發生，聯邦航空管理局（FAA）無權干涉私人太空旅行行業；反對私人太空旅游公司讓付費游客自己承擔旅行風險。在法案獲得通過后，行星資源公司聯合創始人埃里克·安德森立即發文稱：“多年之后，當我們回看法案獲得通過的時刻，你會發現它是歷史上多么關鍵的一步，它開啟了將人類文明傳播到地球之外的偉大進程。”

人類在探索太空的過程中發現，近地軌道上，有9000余顆小行星，它們中的許多貯藏著難以預估的水資源和貴金屬資源。“一旦這些資源能為人類所利用，人們將不用再為快速消竭的地球資源而擔憂。”安德森在上述文稿中稱。

私人企業與政府背景美國國家航空航天局（NASA）的最大區別在于，它既要以人類進步為己任，又需要盈利以支撐進一步的發展。新法案對這些私人企業是無疑是一個利好消息。在獲得美國法律支持之后，他們所需要做的，就是解決項目所需的大筆資金以及攻克技術難題。

不過，外界認為該法案與1966年聯合國大會通過的《外層空間條約》相違背。《外層空間條約》指出，任何國家不得將太空的任何部分據為己有，所有國家對外層空間的利用，必須是和平用途。而美國也是《外層空間條約》的簽署國之一。