本報(bào)記者
編者按：北京時(shí)間5月31日22點(diǎn)30分，SpaceX用自己的獵鷹9火箭成功將二代龍飛船送上了太空。這一舉動(dòng)，讓埃隆·馬斯克創(chuàng)造了歷史。而此前的特斯拉，已經(jīng)讓他一舉成名。隨之而來的星鏈計(jì)劃、腦機(jī)對(duì)接又讓他站在全球風(fēng)口浪尖。是什么讓這個(gè)技術(shù)“狂人”一次又一次突破思維桎梏，敢想又敢干？他的做法給國(guó)內(nèi)企業(yè)開拓創(chuàng)新之路帶來哪些啟示？本報(bào)將分三期詳細(xì)解讀“埃隆·馬斯克式”創(chuàng)新模式，以饗讀者。
5月31日凌晨，SpaceX載人龍飛船的首次載人飛船成功發(fā)射，讓SpaceX再度迎來高光時(shí)刻，埃隆·馬斯克的每一舉動(dòng)皆充斥著極客精神和夢(mèng)想家的顛覆性色彩。但要說SpaceX公司中最具夢(mèng)想色彩和顛覆性質(zhì)的規(guī)劃，當(dāng)屬星鏈計(jì)劃。
2019以來，埃隆·馬斯克屢屢站到了聚光燈下，不是因?yàn)樘厮估且驗(yàn)樗牧硪患夜維paceX。從獵鷹9號(hào)火箭成功回收，到獵鷹重載火箭“一箭60星”，“狂人”馬斯克的SpaceX在一個(gè)又一個(gè)領(lǐng)域充當(dāng)了“引領(lǐng)者”。
按照馬斯克的規(guī)劃，SpaceX預(yù)計(jì)將發(fā)射4.2萬顆低軌運(yùn)行衛(wèi)星，以形成一個(gè)龐大的太空互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并向地面提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。值得一提的是，在此之前，全人類經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)努力，目前在軌運(yùn)行的衛(wèi)星總數(shù)也才2000顆左右。盡管在提出以來的5年中，星鏈計(jì)劃的進(jìn)度只有1%，但SpaceX似乎一次次向人們證明，這一規(guī)劃并不是馬斯克又一次揮金如土般的冒險(xiǎn)，而是很可能改變整個(gè)通信業(yè)的一次革命。雖然無法斷言其商業(yè)成功，但星鏈計(jì)劃背后的“埃隆·馬斯克式”的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新卻值得我們思考。
星鏈計(jì)劃規(guī)模龐大
馬斯克底氣何在？
2015年1月，馬斯克宣布SpaceX將開始進(jìn)行一項(xiàng)低軌衛(wèi)星星座工程——星鏈計(jì)劃。2018年，獵鷹九號(hào)火箭在一次常規(guī)發(fā)射任務(wù)中搭載了2顆小衛(wèi)星，展開對(duì)地通信測(cè)試。2019年5月，SpaceX用獵鷹9號(hào)火箭首次一次性發(fā)射了60顆衛(wèi)星。2019年10月，SpaceX又增加申報(bào)了3萬顆衛(wèi)星，“星鏈計(jì)劃”總規(guī)模將達(dá)4.2萬顆衛(wèi)星。
在此之前，全人類經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)努力，目前在軌運(yùn)行的衛(wèi)星數(shù)量也才2000顆左右，對(duì)比就知道星鏈計(jì)劃有多么宏偉和瘋狂。
但是，馬斯克雖瘋狂但不癲狂，正是有了前期深厚的技術(shù)儲(chǔ)備并找到了落地的根基，他才有底氣宣布“瘋狂”的計(jì)劃。而他的底氣來自于SpaceX自身先進(jìn)的發(fā)射技術(shù)以及其公司背后美國(guó)官方的支持。雖然星鏈計(jì)劃的商業(yè)模式尚需驗(yàn)證，但星鏈計(jì)劃自身運(yùn)用的技術(shù)和成長(zhǎng)環(huán)境值得人們學(xué)習(xí)和思考。
一是先進(jìn)的火箭發(fā)射和衛(wèi)星技術(shù)。其中，“一箭60星”技術(shù)最具突破意義。正弦空間公司創(chuàng)始人、原中國(guó)空間技術(shù)研究院研究員、原北斗三號(hào)衛(wèi)星主任設(shè)計(jì)師何善寶對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者說：“‘一箭60星’與‘一箭10星’在技術(shù)上并無本質(zhì)性區(qū)別，只是‘星箭分離’的載荷更多，但卻是別國(guó)難以突破的技術(shù)門檻之一。”“一箭60星”正是依托SpaceX自主研發(fā)的獵鷹重載火箭實(shí)現(xiàn)的。據(jù)了解，獵鷹重載火箭由三個(gè)獵鷹9號(hào)引擎核心組成，搭載了27個(gè)SpaceX自主開發(fā)的梅林引擎，發(fā)射時(shí)27個(gè)引擎可共同產(chǎn)生超過500萬磅的推力，相當(dāng)于大約18架747飛機(jī)產(chǎn)生的推力。送60顆單星質(zhì)量為230公斤的衛(wèi)星入軌，僅衛(wèi)星重量就已經(jīng)達(dá)到了13.8噸。此前SpaceX公司能夠掌握的最大單個(gè)航天器的運(yùn)載能力是12.055噸重的載人版龍飛船。星鏈計(jì)劃可以說是在碰觸工程師們目前的工程實(shí)踐的極限了。
此外，星鏈計(jì)劃衛(wèi)星采用“輕質(zhì)化”設(shè)計(jì)，有助于將失效后的衛(wèi)星自動(dòng)推入大氣層燒毀，幫助迭代。高層大氣阻力作用明顯，軌道高度550公里的衛(wèi)星失效后將在5年內(nèi)進(jìn)入大氣燒毀，340公里的衛(wèi)星則只需數(shù)十天。在此基礎(chǔ)上，衛(wèi)星都提前設(shè)計(jì)了自毀程序，在壽命末期即自主離軌，并預(yù)留機(jī)動(dòng)能力，避免與其他目標(biāo)相撞。550公里的衛(wèi)星將使用推進(jìn)器反推主動(dòng)降低軌道高度，縮短自毀時(shí)間。
二是美國(guó)官方的支持。在何善寶看來，SpaceX這類民營(yíng)企業(yè)之所以能在走向太空商業(yè)時(shí)代的路上大踏步前進(jìn)，離不開美國(guó)開放的商業(yè)土壤和有關(guān)部門的資金支持。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）對(duì)SpaceX的資金支持始于2008年，公司同時(shí)承擔(dān)著獵鷹9號(hào)、龍飛船的研發(fā)，在經(jīng)歷了前三枚火箭發(fā)射失敗后，馬斯克的個(gè)人資產(chǎn)幾乎到了山窮水盡的地步。此時(shí)，SpaceX迎來了NASA向國(guó)際空間站提供12次補(bǔ)給服務(wù)的大訂單，合約金額高達(dá)16億美元，依靠這筆交易，馬斯克成功度過了財(cái)務(wù)危機(jī)。2019年，NASA又和SpaceX簽訂了5億美元的發(fā)射合約。
一位不愿透露姓名的航空航天專家向記者表示，NASA正是看上了馬斯克的“低成本太空發(fā)射”策略，因?yàn)檫@與其低成本火箭規(guī)劃不謀而合。
2019年10月，SpaceX總裁兼COO格溫·肖特韋爾表示，他們將美國(guó)陸軍視為潛在寬帶客戶，雙方簽訂了研發(fā)協(xié)議。“事實(shí)上，美國(guó)軍方對(duì)SpaceX的支持是各取所需。有著國(guó)家有關(guān)部門的支持，相信SpaceX在資金方面起碼不會(huì)有太多的擔(dān)憂，畢竟從國(guó)家戰(zhàn)略層面出發(fā)做出的研發(fā)往往是不計(jì)成本的。”該航空航天專家向記者表示，“除了成本更低、拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展這些‘臺(tái)面’上的理由，為未來太空競(jìng)爭(zhēng)做好準(zhǔn)備才是更深層次的理由。民營(yíng)航天規(guī)模越大、技術(shù)越先進(jìn)，美國(guó)進(jìn)入太空、開展太空行動(dòng)的手段就會(huì)越多、能力就會(huì)越強(qiáng)。因此，民營(yíng)航天絕不只是民營(yíng)‘那點(diǎn)事兒’。”
不怕重蹈覆轍
馬斯克為何能做？
馬斯克在2016年“TED演講”中談到，“第一性原則”是他創(chuàng)業(yè)至今的“人生信條”，第一性原則即可以將事情歸結(jié)為基本事實(shí)，然后從中推理，成為第一個(gè)吃螃蟹的人，而不是進(jìn)行類比推理。馬斯克堅(jiān)信，新能源、太空和互聯(lián)網(wǎng)能徹底改變?nèi)祟愂澜纾疫@些領(lǐng)域都能通過“第一原則”理論走下去。
與特斯拉和腦機(jī)接口計(jì)劃不同的是，SpaceX的星鏈計(jì)劃并不是低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃的“第一人”，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)有著30年發(fā)展歷程且有前車之鑒的產(chǎn)業(yè)，而馬斯克是要做低軌衛(wèi)星星座計(jì)劃成功的第一人。
1987年，摩托羅拉創(chuàng)始人成立的銥星公司倒閉和2020年一網(wǎng)公司的破產(chǎn)如出一轍，二者由于高昂的運(yùn)營(yíng)成本，皆沒能逃過失敗的厄運(yùn)。面對(duì)此前屢屢失敗的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃和商業(yè)模式的不確定性，馬斯克為何撿起來去做？他究竟看到了什么？
馬斯克認(rèn)為只要他能控制好發(fā)射和回收成本，便能避免重蹈覆轍。的確，要研制和發(fā)射如此多的衛(wèi)星，成本控制變得尤其重要，這也是馬斯克甩開其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的最大優(yōu)勢(shì)。賽迪智庫無線電管理研究所副研究員周鈺哲向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，SpaceX集衛(wèi)星、火箭、地面站制造、火箭發(fā)射和回收技術(shù)，以及衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)和服務(wù)于一身，掌握了其整條產(chǎn)業(yè)鏈的話語權(quán)，有效避免了龐大的供應(yīng)鏈、傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、疊加的外包訂單廠商等高成本環(huán)節(jié)。
中國(guó)信息通信科技集團(tuán)副總經(jīng)理、專家委員會(huì)主任，無線移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任陳山枝指出，星鏈計(jì)劃成本控制的核心是利用獵鷹9號(hào)可回收火箭。據(jù)SpaceX官網(wǎng)描述，獵鷹9號(hào)是可重復(fù)使用的二級(jí)火箭，可再使用性使得SpaceX能夠重新組裝火箭最昂貴的部分，從而降低進(jìn)入太空的成本。何善寶也指出，SpaceX具有低成本模塊化設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)衛(wèi)星的能力，這將大幅降低衛(wèi)星制造成本。
此外，成本控制同樣被用在了衛(wèi)星設(shè)計(jì)當(dāng)中，航空航天領(lǐng)域?qū)＜摇⑿』鸺齽?chuàng)始人邢強(qiáng)曾指出，運(yùn)載的60顆衛(wèi)星在很低的軌道高度就和火箭分離，隨后完全依靠自身的電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)來完成最終的入軌。在電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)上，SpaceX用氪替代了氙離子霍爾推力器，雖然從效率上不如氙，但前者的成本僅是后者的1/18。
控制好成本后，馬斯克看到了不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求及其商業(yè)價(jià)值。“綜觀銥星公司和一網(wǎng)公司的破產(chǎn)經(jīng)歷，不難發(fā)現(xiàn)，需求和用戶群太小是導(dǎo)致破產(chǎn)的關(guān)鍵因素。”何善寶說。而星鏈計(jì)劃的布局恰逢其時(shí)。
“隨著以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)終端已經(jīng)成為人類生活的必需品，無論是發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家，在地面通信設(shè)施未覆蓋區(qū)域衛(wèi)星寬帶互聯(lián)市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，這為衛(wèi)星寬帶互聯(lián)業(yè)務(wù)創(chuàng)造了廣闊的增長(zhǎng)空間。”中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院戰(zhàn)略規(guī)劃研究部咨詢師劉潔對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者說。
根據(jù)世界銀行發(fā)布的數(shù)據(jù)，地球上仍有超過70%的地理空間，涉及30億人口未能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋。而傳統(tǒng)地面通信骨干網(wǎng)在海洋、沙漠及山區(qū)等苛刻環(huán)境下鋪設(shè)難度大且運(yùn)營(yíng)成本高。數(shù)據(jù)顯示，一條跨太平洋的海底光纜的建設(shè)成本超過300億美元，而SpaceX目前發(fā)射單顆衛(wèi)星的平均成本在150萬~200萬美元之間，星鏈項(xiàng)目的總成本可控制在100億美元左右。
何善寶表示，按用戶類型劃分，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)除了能服務(wù)行業(yè)用戶和個(gè)人用戶，還包括軍事用戶、政府用戶等更為廣泛、專業(yè)需求性更強(qiáng)的群體。“未來，馬斯克極有可能將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于特斯拉汽車中，進(jìn)一步產(chǎn)生自己的產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。”何善寶說。
馬斯克還看到了頻譜資源有限且“先占先得”的低地軌道。由于傳輸時(shí)延小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活等優(yōu)勢(shì)，低地軌道是發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)最適合的軌道空間。根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的《“新基建”之中國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究白皮書》，近地軌道可容納總共約6萬顆衛(wèi)星，而國(guó)際電聯(lián)（ITU）規(guī)則規(guī)定，軌道星座系統(tǒng)衛(wèi)星的頻率使用遵循“先占先得”的原則，衛(wèi)星互聯(lián)資料申報(bào)得早就會(huì)優(yōu)先受到保護(hù)。可以說衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)不僅有著重要的民用價(jià)值，還攸關(guān)國(guó)家安全的外層空間的主動(dòng)權(quán)。在對(duì)軌運(yùn)行衛(wèi)星數(shù)量限制較大、頻譜資源非常有限的低地軌道空間中，馬斯克先申報(bào)了1.2萬顆，后又強(qiáng)勢(shì)追加到了4.2萬顆，欲占足先機(jī)。
不全是掌聲
星鏈計(jì)劃還有多重挑戰(zhàn)
盡管馬斯克的構(gòu)想和與美國(guó)有關(guān)部門的合作正在順利進(jìn)行，但也引來了業(yè)內(nèi)專家對(duì)于太空環(huán)境、衛(wèi)星日常運(yùn)維以及商業(yè)模式的種種責(zé)問。
對(duì)于干擾太空觀測(cè)環(huán)境的擔(dān)憂。智利的一臺(tái)大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡拍攝到的圖像大多被衛(wèi)星所“污染”和干擾。數(shù)據(jù)顯示，30%的拍攝圖像中將至少包含一條衛(wèi)星軌跡。國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)在2019年6月發(fā)表的一份聲明中表達(dá)了擔(dān)憂：“衛(wèi)星星座可以構(gòu)成對(duì)現(xiàn)有和未來天文設(shè)施的重大衰弱和干擾，我們將敦促低軌衛(wèi)星星座的決策者和設(shè)計(jì)人員共同解決這一問題。”
對(duì)于衛(wèi)星運(yùn)維問題，最突出也最不可控的問題就是因衛(wèi)星失聯(lián)而造成的太空垃圾和一系列意外。在SpaceX最初發(fā)射的60顆衛(wèi)星通信中，有三顆失聯(lián)；還有兩顆衛(wèi)星，SpaceX稱他們只是想測(cè)試脫離軌道的過程，故意啟動(dòng)了它們的機(jī)載推進(jìn)器，目的是將它們撞向地球大氣層。但賽迪顧問物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心高級(jí)分析師劉暾向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示了擔(dān)憂：SpaceX無法保證衛(wèi)星失聯(lián)的概率，這也就不能支持SpaceX對(duì)清潔太空環(huán)境的承諾，未來若有上萬顆星打上去時(shí)，失聯(lián)的數(shù)量將疊加，屆時(shí)將不可避免地造成嚴(yán)重的太空污染和意外撞擊發(fā)生。周鈺哲也表示，關(guān)鍵的是失聯(lián)衛(wèi)星對(duì)其他衛(wèi)星和地面所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，SpaceX必須精確監(jiān)控其衛(wèi)星的運(yùn)行狀態(tài)，并能及時(shí)進(jìn)行微調(diào)動(dòng)作和規(guī)避動(dòng)作。
對(duì)于商業(yè)模式能否盈利的問題，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心空間頻譜感知技術(shù)研究室副主任閆毅在接受《中國(guó)電子報(bào)》采訪時(shí)表示，馬斯克的初衷是夢(mèng)想和金錢的交融，提出星鏈計(jì)劃的底氣，是他在資本市場(chǎng)的號(hào)召力以及在美國(guó)最高水平航天科學(xué)領(lǐng)域的感召力，當(dāng)然也是夢(mèng)想加金錢的刺激。但這一刺激和商業(yè)模式能否成功關(guān)系不大，并且難以預(yù)料，就好像特斯拉的商業(yè)成功也尚需驗(yàn)證，因此更像一個(gè)瘋狂的“頭腦風(fēng)暴”。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)
中國(guó)該如何布局？
SpaceX星鏈計(jì)劃正在積極推進(jìn)中，我們可以從中借鑒到什么？
首先，要抓緊申報(bào)以占領(lǐng)空間和頻譜資源先機(jī)。當(dāng)前，美國(guó)低軌通信衛(wèi)星布局先拔頭籌，SpaceX、一網(wǎng)、Telesat和Amazon三家衛(wèi)星龍頭企業(yè)已提出明確部署計(jì)劃，o3b、波音和三星公司的互聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃也在積極推進(jìn)中。2029年，上述四家美國(guó)企業(yè)各自的低軌衛(wèi)星項(xiàng)目將合計(jì)完成4.61萬顆衛(wèi)星的發(fā)射工作。中國(guó)低軌通信衛(wèi)星發(fā)展布局呈現(xiàn)快速追趕態(tài)勢(shì)，并已取得階段性成果，但出于國(guó)家戰(zhàn)略的考慮，中國(guó)衛(wèi)星應(yīng)用的規(guī)劃速率依然亟須加強(qiáng)，不能簡(jiǎn)單看國(guó)內(nèi)有沒有商業(yè)市場(chǎng)需求。何善寶認(rèn)為，盡管中國(guó)在低軌衛(wèi)星領(lǐng)域自2015年開始布局，事實(shí)上比馬斯克的星鏈計(jì)劃還要早，但還要引起更高的重視并盡快布局，否則將與經(jīng)濟(jì)發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)。
其次，要補(bǔ)齊技術(shù)短板以在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中獲勝。中國(guó)信息經(jīng)濟(jì)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、北京郵電大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院教授呂廷杰指出，星鏈計(jì)劃對(duì)中國(guó)的啟示作用，更大意義在于揭示了一個(gè)經(jīng)濟(jì)問題。SpaceX因?yàn)槠湔莆樟诵l(wèi)星回收復(fù)用和“一箭多星”技術(shù)，所以釋放通信衛(wèi)星的成本大幅度降低。
“中國(guó)當(dāng)前仍處于產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)期，盡管中國(guó)是國(guó)際上少數(shù)能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)、研制大容量通信衛(wèi)星的國(guó)家之一，但在批量、集中生產(chǎn)衛(wèi)星等方面還需增強(qiáng)來降低衛(wèi)星運(yùn)維成本，否則即使出于戰(zhàn)略布局發(fā)展低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，也難以在國(guó)際衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中獲勝。”何善寶說。
最后，要找到最適合中國(guó)長(zhǎng)期發(fā)展的商業(yè)模式。“對(duì)于他國(guó)先進(jìn)方案，我們要學(xué)習(xí)但不可盲目跟隨。”中國(guó)通信廣播衛(wèi)星公司原總工程師閔士權(quán)在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，“對(duì)于中國(guó)的低軌星座產(chǎn)業(yè)，要先是從無到有，少到多；后是從多到少，少而精。具體來說，就是先開放政策，鼓勵(lì)民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)，并支持多家企業(yè)提出建設(shè)方案，構(gòu)建各自試驗(yàn)網(wǎng)，由國(guó)家有關(guān)部門組織人員對(duì)多家試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)行測(cè)評(píng)。然后，集中各家的長(zhǎng)處，形成幾個(gè)先進(jìn)可行有競(jìng)爭(zhēng)力建設(shè)方案，共建共享。”
對(duì)于需求市場(chǎng)，“中國(guó)要保證軍事用戶、政府用戶的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，但真正的市場(chǎng)在行業(yè)用戶，涉及到跨國(guó)跨地區(qū)的行業(yè)，比如金融、石油、電力、航空、航海、電信、媒體和互聯(lián)網(wǎng)公司等。”何善寶說。
來源：中國(guó)電子報(bào)齊旭劉晶
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