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2018科技风口 | 寻找下一个 SpaceX

北极蚊子 2018-1-8 15:03

分享一组有趣的数据:2016年,卫星发射全年收入 55 亿美元,承担一半以上发射任务的 SpaceX 估值超 200 亿美元。

是什么样的勇气让资本市场给一家火箭制造商接近4倍于行业收入的估值?

除了SpaceX 以外,近年来如 Amazon 创始人 Jeff Bezos 创办的 Blue Origin 和 O3b 创始人创办的 OneWeb 也都应运而生;

而国内随着军民融合的提出,航天产业进入政策密集期,火箭和卫星领域逐步向民营资本放开,如零壹空间、九天微星和天仪研究院等国内商业航天企业也陆续获得资本市场的青睐。

商业航天市场是否将迎来行业拐点?

本篇风向2018,将从市场规模,产业链格局以及中美差异三个章节为读者梳理商业航天的全貌。

这是一个多大的市场?

区别于由国家主导的传统航天,商业航天是以民营企业为主体从事航天产业相关的商业行为。

商业航天主要包括基础设置建设与商业航天应用两大板块,其中商业航天基建包括卫星制造、火箭发射服务、空间站、地面发射基地及相关设备;商业太空产品及服务产业包括卫星导航、卫星通讯、卫星遥感等衍生应用。

根据美国航天基金会2015年6月发布的《航天报告》,2008-2014年全球航天经济总量增长了33%,达到3400亿美元,其中商业航天占比3/4,接近2550亿美元,而去年 SIA(卫星产业联盟) 发布的报告显示,以卫星产业为核心的市场规模达到2605亿美元,其中卫星制造139亿美元,火箭发射55亿美元,地面设备1134亿美元,卫星应用1277亿美元。

综上,现阶段的商业航天都是围绕着卫星产业的。但是,这里必须标明,2605亿美元的市场空间仅代表了处于早期甚至是萌芽阶段的商业航天所处的产业现状,对于我们抬头所见的浩瀚星空,想象力有多深邃,增量市场就有多大。

解构产业价值链 —— 收入规模由上至下不断增高

  • 上游制造 —— 商业航天的基础设施

前文提及,商业航天的基础设施建设包括卫星、火箭、空间站与地面设备。其中卫星制造与火箭制造是上游制造中最核心的两个板块,诸如 Iridium(美国铱星)、 SpaceX、Oneweb、Planet Labs 等明星公司也都出自这两个领域。而地面设备主要指在 2000 年左右发展起来的卫星通信终端、VSAT 和卫星芯片制造商,他们主要为在GEO即地球同步轨道上的大卫星服务,提供运营服务,介于制造与应用之间,本文便不过多阐述。

  1. 卫星制造 —— 太空的移动终端

2015年全球共发射202颗卫星,其中有108颗立方星,且大多数立方星是商业对地观测卫星;从国家维度看,60%的产值来自美国制造商,25%来自欧洲,中国、日本、俄罗斯分别占5%、4%、2%。

而2016年共有126颗卫星成功发射,相比2015年,发射数量下降的主要原因是微小卫星发射的推迟。这126颗卫星中一半以上的卫星用于地球探测,10%的卫星用于军事服务。值得一提的是,139亿美元的全年收入中,44%的收入来源于军事服务,地球探测仅占比12%,而商业航天的主流方案 —— 立方星组网带来的收入规模仅占1%。

在这里需要跟大家介绍一下何为小卫星以及立方星。

小卫星是指重量小于500公斤的卫星(也有定义为1000公斤),目前最常提到的微小卫星(Microsat)多在10~100公斤左右。这类卫星主要在 1000 公里左右高度的低地球轨道(Low Earth Orbit, LEO)上运行,相比 35,786 公里高度的地球同步轨道(Geostationary Orbit, GEO),低轨卫星从地面到轨道的信号传输时路径损耗极小,传输延迟仅在 6 - 7 ms之间。但也因为轨道偏低的原因,单颗星能覆盖的面积也成倍数减少,因此由多个卫星组成的星座方案成为必然。

小卫星方案的落地与近年来微电子技术的进步、轻型材料的研制、高功率太阳能电池的出现以及核心零部件成本的降低密不可分,2014年微小卫星还曾被美国《科学》杂志评为当年的十大科学突破之一。

而立方星为则代表了微小卫星产业进入模块化与标准化的产物。立方星的规格主要有 1U、3U、6U 与 12U,这里的单位 U (Unit)指的是10cmX10cmX10cm。尽管最初这么设计是为了教学,但这样一种标准化的设计,使得立方星的部件采购和火箭在设计运载空间时更简单,加快了立方星的发展。目前单颗立方星的造价已达到百万人民币,相比GEO轨道的卫星动辄数千万上亿人民币的价格,基于LEO(低轨)轨道的卫星星座网络被认为是商业航天最快落地的主流方案。

代表公司

成立于2010年的「Planet Lab」是目前运行情况最健康的商用遥感卫星数据获取系统,其产品主要有:行星监测(Planet Monitoring)、行星地图(Planet Basemaps)、行星影像(Planet Imagery)和行星存档(Planet Archive)。这四类产品将主要应用在农业、林业、能源与基建、国防与情报和制图领域。其自主研发的Dove立方星已发射300余颗,虽然有100多颗卫星再入或失效,但不夸张的说,Planet Lab 的卫星组网已能在短时间内覆盖地球的任一区域;

PlanetLab的卫星图像

相比于 Planet Lab,成立于2012年的「OneWeb」则可被称为资本的宠儿。迄今为止,包括软银、高通、空客、维珍航空、可口可乐等数家企业共向 OneWeb 注资超过 20 亿美元。OneWeb 的愿景是构建一个能够覆盖全球的高速宽带网络。在它的计划中,将一共发射 2620 颗微星组成的低轨通信卫星星座,并建设关口站、高度自动化的卫星制造工厂及低成本便携终端。

目前 Oneweb 已经拿到了美国联邦电信管理局 FCC 颁发的频率下运营执照,首批卫星计划于今年2月发射上天。与 Planet Lab 最大的区别在于,One Web 的优势不在于造卫星,而在于整合卫星产业从上游到下游所有的供应商与服务商资源。比如拥有飞机发射服务的维珍航空,有通信运营商资源的软银与以及可生产通信芯片并拥有大量专利的高通。

OneWeb的648颗卫星覆盖全球的方案

其他从事卫星制造的国外商业航天企业还有做光学遥感的微小卫星公司「Skybox」、从事气象与海事服务的「Spire Global」以及另一家由 OneWeb 创始人 Greg Wyler 创办的「O3b」。其中 Spire Global 也已发射40余颗立方星,并于2017正式进入中国市场。

我们可以发现,虽然大部分卫星制造商仍处在在研发制造的早期阶段,但他们都不约而同的从产业链上游逐渐延伸至下游应用。本翼资本在其行业分析中提及,”从行业价值链的利润分布来看,卫星应用由于商业价值最高,因而成为产业发展最为活跃的一环,其产业链由上至下收入占比和利润率不断增高。

回到国内,如「长光卫星」、「天仪研究院」、「九天微星」、「利骓航天」、「千乘探索」、「微纳星空」、「欧科微」等团队也都在从事微小卫星的研发与制造,与国外类似,国内的这批创业者也都选择从上游制造向下游应用延伸。

「九天微星」的规划是效仿 OneWeb 做通信星座网络,第一颗微星预计今年2月发射,其构建的物联网星座在部署之前也已经开始汇聚产业用户,2017年的销售合同额达到5000万元。此外,九天微星也进入到了中小学课堂,开展了基于航天的STEAM教育模块;「利骓航天」发射的“丽水一号”是一颗遥感卫星,公司的业务还包括整星组装、代理发射与技术咨询;而「天仪研究院」则通过微小卫星为国内外客户提供短周期、低成本、一站式的空间服务,主要为科研院所、政府、商业机构乃至个人提供基于卫星的航天科学实验。2017年9月,天仪研究院与清华大学签订合作协议,开展“天格计划”,计划用3-5年时间发射24颗微小卫星,组成“天格”星座,用于引力波源伽玛射线暴探测。

2. 火箭制造 —— 进入太空的唯一船票

随着各国不断加强拓展对太空的开发和利用,航天发射需求持续升温,年发射频次也日渐密集。运载火箭作为实现飞行器上天的唯一交通工具,代表了一个企业乃至一国进入太空的核心竞争力,是航天产业不可或缺的的组成部分。这也就回答了文章开头的问题,为什么 SpaceX的估值会是四倍于卫星发射的全年收入。

一旦商业公司具备了火箭的核心技术并具备了送卫星上天的能力,那么火箭公司能做的事就远不及此了。能送卫星上天,也就意味着有能力做到载人甚至是搭载武器。以 SpaceX 为例,在其完成液态甲烷发动机的研发与多次回收的技术落地后, Elon Musk 不仅宣布将自研微小卫星星座,还开启了开启火星移民的宏伟计划。

而如加拿大、英国、澳大利亚等在航天领域有深厚积累的国家,正是因为缺乏火箭技术,从而发展受限。而这些国家从2017年起,也都启动了相应的计划,希望能够不受没有运载工具的制约。

回到火箭制造与研发上,根据商业航天的特殊属性,36氪认为,与卫星制造相同,低成本化同样是是运载火箭在商用领域的核心命题与发展方向。

目前实现低成本的路径主要有两种,一种是通过批量化生产火箭来降低成本,另一种方式则是 SpaceX 的方案 ——火箭的多次回收利用。

代表公司

SpaceX 猎鹰9 & 猎鹰重型

Space X 由 Paypal 创始人 Elon Musk 在 2002年创立,15年的时间里 SpaceX 借助自身的技术积累与 NASA 的支持,成为商业航天领域受关注度以及取得成就最高的企业。其火箭多次回收技术成功后,SpaceX 猎鹰 9 的对外售价从 2 亿美元下调到现在的 6200 万美元。尔后,SpaceX 陆续拿下美国军方与NASA的订单,从研制新一代火箭动力系统,到运送卫星及相关物资到空间站等等。据统计,2017年美国全年29次的火箭发射任务中,有18次都由 SpaceX 负责,并全部发射成功。

另一家知名度不亚于 SpaceX 的火箭制造公司是 Amazon 创始人 Jeff Bezos 创办的 Blue Origin。Blue Origin 在火箭发动机的研发上也有非常多的技术储备,其愿景是实现商用的载人火箭,其官网首页写着“EARTH, IN ALL ITS BEAUTY, IS JUST OUR STARTING PLACE.”

事实上,Blue Origin 的火箭比 Space X 要更早实现回收,不过与 SpaceX 不同的是,Blue Origin 的火箭只飞到了 100 公里的亚轨道上;另一个区别是 Blue Origin 还未投产,其第一颗有观光载人亚轨道火箭预计于今年发射,而真正具备上到低轨的火箭 New Glenn 预计发射时间在2020年。据其官网披露的信息,New Glenn 火箭将分为2级和3级两款型号,分别高 86 米与 99 米,仅从高度和直径上看比猎鹰9和猎鹰重型要大许多。此外,其发动机与 Space X 一样也是采用液氧甲烷的方案,这类方案原料获取容易,对环境友好,也是未来火箭发动机的未来方向之一

Blue Origin 的 New Glenn

回到国内, 航天科工的“快舟系列”、零壹空间和蓝箭空间这三家企业为商业航天领域的火箭制造商。其中航天科工为国企背景,零壹和蓝箭为纯民企。

航天科工的前身为航天科工四院与航天科工九院合并而成的中国航天三江集团,其主要产品为快舟系列的轻型固体运载火箭。2013年9月,航天科工通过自行研制的火箭以车载机动的方式将快舟一号卫星发射升空,2017年1月,快舟系列火箭成功将3颗卫星送上太空。

而零壹空间和蓝箭空间分别成立于2015年8月与2015年6月,零壹空间专注于智能小型运载火箭的研制,2017年12月其自主研制的 X 系列固体火箭发动机整机试车取得成功。据悉,零壹空间的X系列火箭目前已经完成了箭体结构、电气系统方案和图纸设计,计划于2018年上半年完成首飞,零壹空间后续还计划进行液态姿轨控发动机的试车试验;

与零壹空间类似,蓝箭空间对外公布的首款火箭 LS-1 为一款载重300公斤的4级固体火箭,也预计今年完成发射。但与零壹空间不同,蓝箭空间正在研发与 SpaceX 猎鹰9号和 Blue Origin Glenn 类似的液氧甲烷火箭发动机,但具体参数与进度暂未透露。

未来,拥有火箭核心技术的公司能讲的故事有很多,但眼下摆在商业航天领域最大的问题除了如何降低卫星与火箭的成本并提高其可靠性外,下游应用同样面临成本居高不下的问题。

  • 下游应用 —— 卫星产业的APP

卫星的应用主要有3大方向:导航、通信与遥感。在目前广泛采用 GEO 等高轨载荷卫星的基础上,B端企业的成长过于缓慢,简单的说,就是价格太贵,C端不具备付费能力。与上游制造的处境相似的是,成本优化也是下游应用商的主要命题。

36氪认为,卫星遥感可能会是商业航天领域最早实现规模化商业变现的方向

  1. 遥感

卫星遥感指是指,通过卫星从高空通过传感器探测和接收来自目标物体的信息(如可见光、电场、磁场、电磁波、地震波等信息),来识别物体的属性及其空间分布等特征的技术。目前广泛应用于基础地理信息测绘、智慧地理空间框架建设、农业、林业、国土资源、勘探等重要行业。

卫星遥感一个特点,对实时性并没有严苛要求,理论上拥有遥感载荷的卫星制造商在发射第一颗卫星后即可开始运营并尝试不同的商业模式。而对实时性与即时反馈有较高需求的通讯与导航则必须形成完整的星座网络后才能满足用户需求。

除此之外,切入卫星遥感还有另外一个优势:从事遥感应用的卫星制造商不仅能卖水还能淘金。

如果我们把卫星看做手机,那么在卫星的产业链里,卫星制造商绝不甘心仅做手机研发商,它还想成为运营商甚至是手机里的应用开发商。这与卫星产业的价值链密切相关,而且在这种一条龙从头做到尾的模式下,卫星制造商的成本才能降到最低。

2. 通信与导航

卫星导航是一种以卫星为基础的无线电导航系统,为车、船、飞机等机动工具提供导航定位信息。目前,其应用范围迅速渗透到:海上和沙漠中的石油开发、交通管理、个人移动等;

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站,转发或反射空间电磁波来实现信息传输的通信技术,广泛应用于广播通信、数据传输以及重要的军事、抢险、救援、应急通信任务。

首先,卫星通信与卫星导航是目前卫星应用占比最大的服务内容,但是要提供能满足当下用户需求的商用服务,仍需要很长一段时间的发展,这也是 OneWeb 致力于实现的事业。

其次,作为卫星制造商,他们只能成为这个两个领域的卖水人。受惠于20世纪90年代GPS与地面网的成熟,相关的 LBS 应用和通讯网络已经非常健全。就像移动、联通与电信作为运营商是拿不走 BAT 从用户口袋中赚到的钱,Oneweb 也只能赚到管道的钱。

但是,换个角度来看,虽然这部分钱卫星制造商赚不到,但是下游的服务商却能够通过上游制造商提供的颠覆性技术为用户提供更优质的服务。

总结如下:

遥感卫星是实现小步快跑,精益化迭代的最佳路径,可能是最快打开变现探索的应用场景;长期来看,卫星通信将占据绝大多数市场空间。

中美两国的市场差异

谈完卫星应用,我们再来简单对比中美两国在商业航天领域的市场差异。

  • 市场空间

首先我们不得不面对另一个问题,中国商业航天的应用市场可能没有我们想象的那么大。在SIA的报告中,1277亿美元的卫星服务市场里,卫星电视的业务收入为 977 亿美元,占比76%,是绝对的收入大户。但这项在舆论层面不可控的业务并不能在国内开展,所以当我们刨去977亿美元的卫星电视收入后,卫星制造与火箭制造与下游应用的收入比例从过去的1 : 2.5 : 23.2 变为 1 : 2.5 : 5.5,整个产业价值链的构成产生了巨大变动。

因此对于国内的创业者而言,我们不能照搬国外的模式,需要从应用层一端探索卫星应用的商业模式与应用场景。

  • 市场格局

谈到市场格局,我们可以先回顾一下美国商业航天整个发展史,以史为鉴,才能更好地为中国商业航天的发展提出建设性建议。

乔治•索尔斯曾任美国联合发射联盟(ULA)发射服务部副总裁,2017年退休后创办了索尔斯航天咨询公司,他于去年12月开始在自己的博客上发表了一篇文章,将商业航天的发展历程总结为4个阶段。

  1. 政府间组织主导(1980-1989)

    商业航天的第一阶段主要由政府间组织发起主导,并与私人资本合作投资。当时的商业卫星主要在地球同步轨道等高轨上运行,以通讯卫星为主。但是由于供需失衡、投入过高以及经营不善,政府逐渐将这批资产卖给民营或有政府背景的企业,包括阿里安,德尔塔,阿特拉斯,质子和大力神等航天巨头正是诞生于这个年代。

  2. 太空互联网泡沫(1995-2000)

    二十世纪90年代中期,受互联网浪潮的影响,Sky Net 即天空互联网的概念被时代的弄潮儿提出。也是这个时期,低轨微小卫星星座第一次被提出(虽然当时的微小卫星并不怎么小,平均重量都在1顿左右)。著名的铱星公司也诞生于这个阶段,当时的商业航天公司仍以政府为主导。由于对市场容量的错误估计以及如 AT&T 等地面通讯服务商的迅速崛起,商业航天的泡沫与2000年互联网的泡沫一起破灭。

  3. 民营企业为主,政府为辅 (2000-now)

    3.0时代的发展源于政府对民营公司的航天采购需求激增,其主要原因是居高不下的成本与自身有限预算之间的矛盾。Space X 是最具代表性的3.0时代产物,没有早期 NASA 的订单以及 NASA 为其提供的技术专利与人才,我们可能很难看到现在的 Space X,这也是我们现在正处于的时代。

  4. · 商业航天 (2015-now)

    4.0时代的特征是不依靠政府,完全由企业与资本共同推动,可以称作真正意义上的商业航天。其中最具代表性的企业就是贝索斯创办的 Blue Origin,除此之外 One Web 也能算是另一家完全由民营资本运营的商业航天企业。

回顾完美国在商业航天领域的发展,36氪发现,商业航天在中国的处境非常微妙,我们正处于4个阶段并存的一个时代,有完全政府主导的航天院所、有处于国企改革阶段的卫通与科工,有混合所有制的长光卫星以及近两年如雨后春笋般冒出的纯民营企业。

多年从事商业航天咨询服务的蓝天翼告诉36氪,多种阶段并存的时代将有可能发生跨越式发展,就像国内的三四线城市,还没开始享受PC互联网时代的红利,移动互联网时代就来了。蓝天翼认为,中国的商业航天是具备这种可能性的。

结语

36氪认为,虽然经历了接近40年的发展,但是全球的商业航天产业才刚刚起步,进展最快的 Planet Lab 刚完成第一阶段星座网络的组建,SpaceX 的猎鹰重型也还未发射。商业航天仍处于早期建设基础设施的阶段,离卫星应用的规模化商业落地仍有一定距离。

「全产业链的成本优化」与「卫星应用场景探索」会是未来5~10年全球商业航天企业共同的战略目标。

在文章的最后,36氪将抛砖引玉,提出两个方案供大家参考,也希望读者朋友们可以在留言区评论,参与互动讨论。

  • 高通量通信卫星 + 微小卫星星星座

高通量通信卫星是指在使用相同频率资源的条件下,带宽能比常规通信卫星高数倍甚至数十倍的通信卫星。如果把高通量通信卫星与微星星座相互融合,一种覆盖全球的高速带宽网络将能以一种边际成本极低的方式实现。

  • 借鉴互联网的模式创新

商业航天最大的问题是成本,这里的成本不仅包括上游制造,也囊括了下游应用。是否能有一种创新的商业模式,将C端的费用部分或完全转移,这是个值得深入探讨的问题。

除此之外,我国还没有一家互联网公司涉足商业航天,未来会否出现中国版马斯克或中国版贝索斯,以TMT的背景,将商业航天与互联网思维甚至是AI做结合,这也许更令人期待。

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