文/陳海鵬
近年來,在美國宇航局的扶持下,太空探索技術公司(Space X)快速成長,其年度火箭發射次數已經超過美國傳統老牌航天企業的火箭發射次數之和。考慮到Space X公司只是一家成立僅僅十幾年的私營企業,這一數據無論如何都是令人震驚的。那么,這一切是怎樣發生又為什么會發生呢?
2017年,世界各國共完成91次運載火箭發射,美國完成29次發射,其中太空探索技術公司(Space X)的獵鷹9火箭完成18次。2017年6月5日,Space X公司發射獵鷹9火箭,執行“CRS-11”任務,將龍貨運飛船送入太空,這次發射的獵鷹9火箭和“龍”飛船都是回收利用的火箭和飛船,成為航天發射歷史上的一個重要節點。
2018年,世界各國共完成114次運載火箭發射,美國完成31次發射,其中Space X公司的“獵鷹9”完成20次發射,獵鷹重型火箭完成首飛。2018年2月6日, Space X公司從肯尼迪航天中心首次發射獵鷹重型火箭,成功將一輛紅色特斯拉跑車送入太空,“獵鷹重型”也成為目前世界上運載能力最大的運載火箭。
Space X公司以及其獵鷹9運載火箭持續的優異表現,給業內一個強力展示:Space X公司已經占據美國發射市場半壁江山,Space X公司已經占據全球商業發射市場半壁江山。Space X公司強勢表現的背后,究竟存在什么原因?產品、價格,抑或技術?
君子務本,本立而道生,商業活動的本質依托是產品,有好的產品才有可能去獲得好的市場。“獵鷹9”是一型經典火箭,即使拋開“重復使用”這一典型產品特征,獵鷹9火箭也是目前世界各國運載火箭中的佼佼者。
在技術指標方面,獵鷹9火箭有著非凡的運載效率,“獵鷹9”作為一型光桿構型的液氧煤油運載火箭,竟然能夠同時執行低地軌道(LEO)和地球同步轉移軌道(GTO)任務,并且在運載能力上處于領先位置;同時,“獵鷹9”廣泛采用輕質高效箭體結構、復合材料氣瓶、推進劑過冷加注等技術,進一步提高火箭性能指標。
在可靠性方面,獵鷹9火箭在設計上采用簡化設計的理念,全箭可靠性有根本保證。由于沒有助推器,本質上剔除了助推分離的風險;火箭一二級均是采用梅林發動機,發動機自身產品可靠性容易得到提升。
在實用性方面,獵鷹9火箭全箭只采用一種推進劑,可以減少發射場的推進劑保障難度;在分離系統設計上,采用冷氣推進分離,一定程度上提高了分離系統的可檢測性。好的產品是每一個公司所追求的目標,擁有一款好的產品,在市場拼殺中自然能夠占據有利地形。
目前Space X公司官網上,獵鷹9火箭發射報價是6200萬美元,獵鷹重型火箭報價是9000萬美元。暫且不談獵鷹重型火箭的產品成熟程度及發射市場的約束性,單論獵鷹9火箭,其單位質量有效載荷發射價格也是當前發射市場最低,或者接近最低。在目前國際GTO發射市場,獵鷹9火箭單位載荷發射價格約是1萬美元1千克,而美國聯合發射聯盟公司(ULA)的“德爾塔4”和“宇宙神5”大約是2萬美元1千克,歐洲阿里安5火箭也是大約2萬美元1千克,俄羅斯質子號運載火箭大概是1.5萬美元1千克。這些曾經的商業發射市場主力火箭單位載荷發射價格均高于“獵鷹9”,能在價格上與獵鷹9火箭抗衡的,只有中國的長征三號乙運載火箭。Space X公司扁平化的管理模式、集中化的采購和生產模式,也為成本控制提供了幫助。何況在重復使用的大趨勢下,獵鷹9火箭有可能進一步降低發射價格,提高自己的價格競爭能力。
根據美國衛星工業協會研究報告,2017年度全球衛星產業總收入相比2016年增加3%,但是衛星發射產業收入下降16%。在這樣商業火箭發射市場并不是特別景氣的情況下,SpaceX公司能占據商業發射市場在較大的份額,也實屬不易。研究火箭商業發射市場變化規律,有幾個現象值得關注。一是美國航天政策變化。21世紀初,美國航天政策向深空探測轉變,近地軌道空間的太空活動被美國宇航局交由私營企業負責,以SpaceX公司、軌道·ATK公司(現為諾格創新公司)為代表的航天民營企業迅速崛起,帶動火箭發射駛入真正意義上的商業化道路,這是Space X公司取得成功的一個重要原因。二是競爭對手自身變化。20世紀90年代之后,國際商業發射市場主要被美俄歐瓜分,但是近些年,傳統的商業發射力量受到各種各樣的限制,表現不佳。其中美國ULA旗下的德爾塔4火箭和宇宙神5火箭專注于發射重要軍事載荷,對商業市場興趣不大;歐洲阿里安5火箭受制于歐洲產能影響,每年發射數量不會超過10發;俄羅斯質子號火箭逐漸日暮西山、故障頻發,造成市場份額大幅降低。此消彼長,在這種市場變化中,Space X公司迅速占據了商業發射市場的大部分份額,獵鷹9火箭以一己之力挑戰了整個商業發射市場。三是有效載荷形式變化。雖然全球衛星發射的市場總額度在減小,但是近些年小衛星逐漸興起,各種低軌網絡成為新的發展趨勢。動輒幾百顆的衛星組網發射,提高了對運載火箭發射次數的要求。比如獵鷹9火箭通過8次發射任務完成銥星通訊公司第二代銥星系統75顆衛星發射就是典型代表。政策、對手及市場逐漸在變化,Space X公司適應了這種變化,抓住了變化中的機會,迅速擴大了市場份額。

▲在肯尼迪航天中心發射工位組裝火箭

▲馬斯克和獵鷹9火箭

▲霍索恩廠房里的火箭
市場擴大之后,履約能力是對公司運行的重要考驗。在近兩年的發射任務中,Space X公司表現出良好的履約能力,可能有如下幾個原因。一是獵鷹9火箭最大程度收縮構型。雖然“獵鷹9”以善于改進、逐步優化著稱,但是只要完成改進,Space X公司就會迅速放棄前序狀態,將所有火箭構型歸結為最終狀態,比如目前只有獵鷹9 Block5火箭這樣一種構型。構型收縮將有利于公司維護產品技術狀態、組織生產制造和發射。二是重復使用技術有可能是提高“獵鷹9”產能的一個原因。2018年的發射任務中,“獵鷹9”多次使用復用狀態的一級,雖然沒有資料表明一級復用之前需要執行的檢測項目需要消耗多長時間,但是從產品周轉周期上來推斷,重復使用一級有可能是提高產能的一個因素。三是強大的工業基礎、數字化的生產制造能力、產品化的系統設計為“獵鷹9”實現批生產奠定了基礎。獵鷹9火箭所有貯箱直徑相同,一二級基本上采用一型梅林發動機,這些典型產品特征為火箭大批量生產提供了技術基礎。
本文嘗試從產品、價格、環境和履約能力四個方面分析Space X公司能夠占據國際商業發射市場半壁江山的原因,未必全面,也未必準確。但是,提高市場競爭力,終歸需要解決市場需求的產品和能力,Space X公司在這方面確實做得很好。