馬斯克的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)恐成爛尾項(xiàng)目,美國(guó)政府和軍方都被他騙了?
商業(yè)火箭公司SpaceX創(chuàng)始人伊隆·馬斯克最早在2015年提出了一個(gè)名為“星鏈(Starlink)”的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃。按馬斯克所想,由星鏈取代地面上的傳統(tǒng)通信設(shè)施,從而為那些偏遠(yuǎn)地區(qū)提供高速、穩(wěn)定的寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),也可向城市地區(qū)提供價(jià)格相對(duì)便宜的衛(wèi)星寬帶服務(wù)。
在華盛頓2020年衛(wèi)星大會(huì)上,馬斯克曾表示,星鏈能夠提供超低延遲的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),并足以支持網(wǎng)絡(luò)競(jìng)技游戲,消費(fèi)者不用擔(dān)心網(wǎng)速不夠快。SpaceX在早期公布星鏈計(jì)劃時(shí),提出網(wǎng)絡(luò)延遲大概在20到35毫秒之間。但馬斯克在衛(wèi)星大會(huì)說(shuō),“網(wǎng)絡(luò)連接體驗(yàn)會(huì)非常好,現(xiàn)在我們的目標(biāo)是將延遲降到20毫秒以下。”網(wǎng)絡(luò)延遲一旦能低于20毫秒,用戶(hù)通過(guò)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將能很暢快地玩游戲,某些情況下甚至優(yōu)于正被廣泛應(yīng)用的4G網(wǎng)絡(luò)。
除了網(wǎng)絡(luò)延遲低和使用方便等優(yōu)點(diǎn)外,馬斯克還指出,星鏈對(duì)傳統(tǒng)電信企業(yè)來(lái)說(shuō)不構(gòu)成威脅。星鏈將足以在農(nóng)村地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù),能夠滿(mǎn)足人們看視頻、玩游戲等需求,且網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量有保證;但不等于說(shuō)未來(lái)所有人都是星鏈服務(wù)的用戶(hù),在農(nóng)村或偏遠(yuǎn)地區(qū),人口密度較低,用戶(hù)將能夠分到充足的帶寬;在城市環(huán)境下,情況會(huì)有所不同。此時(shí)在太空中的通信衛(wèi)星比不上地面的網(wǎng)絡(luò)基站,難以為用戶(hù)提供超高密度的網(wǎng)絡(luò)連接;當(dāng)城市用戶(hù)過(guò)于集中,同時(shí)使用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)時(shí),每臺(tái)手機(jī)或是其他設(shè)備分到的帶寬根本不夠。所以,在一定程度上,星鏈對(duì)電信企業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)構(gòu)不成威脅。
星鏈的商業(yè)應(yīng)用前景當(dāng)然是非常美好的,但馬斯克設(shè)想的是,星鏈在軌衛(wèi)星要達(dá)到12000顆,也有可能是42000顆。SpaceX要把如此之多的衛(wèi)星送入太空,讓星鏈計(jì)劃最終得以全部完成,很明顯主要依賴(lài)于SpaceX的火箭設(shè)計(jì)、制造與發(fā)射能力。又因?yàn)樾擎渹€(gè)是商業(yè)項(xiàng)目,所以,SpaceX既要確保星鏈的服務(wù)質(zhì)量能夠完全滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求,又要將星鏈的成本降到盡可能低的水平。SpaceX要把星鏈的成本降到足夠低,其中一個(gè)可行的方案便是降低火箭的成本。火箭在研發(fā)設(shè)計(jì)和制造等環(huán)節(jié)的成本進(jìn)一步減少的空間相對(duì)較小,那么降低火箭在發(fā)射環(huán)節(jié)及其相關(guān)的成本似乎是唯一出路。對(duì)此,SpaceX給出的方案就是火箭回收復(fù)用。事實(shí)上,自SpaceX成立至今的18個(gè)年頭里,基本上是朝著火箭回收復(fù)用的大方向,不斷鉆研探索、不斷進(jìn)行火箭發(fā)射、不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、再不斷改進(jìn)創(chuàng)新。
首先,SpaceX獨(dú)創(chuàng)的火箭垂直技術(shù),在全球確實(shí)處在了最領(lǐng)先的水平。未來(lái),人類(lèi)要在其他星球上實(shí)施精準(zhǔn)著陸,肯定要用到垂直起降、或者類(lèi)似垂直起降的技術(shù)。由此,SpaceX開(kāi)創(chuàng)的垂直起降,自然是商業(yè)航天領(lǐng)域的一大趨勢(shì)。第二,SpaceX向世界展示的火箭回收復(fù)用方案,在商業(yè)上又能不能達(dá)到可大幅度降低成本的效果呢?
據(jù)“航天愛(ài)好者”分析,SpaceX從發(fā)射到回收火箭的過(guò)程,大致可分為五個(gè)階段:點(diǎn)火起飛階段;上升主動(dòng)飛行階段(火箭飛行大約180s后,距離地面高度50英里左右,一級(jí)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī),一、二級(jí)火箭繼續(xù)飛行);慣性飛行及姿態(tài)調(diào)整階段(一級(jí)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后繼續(xù)飛行,在即將飛至距地面最高位置時(shí)開(kāi)始調(diào)整姿態(tài),以使尾部朝向地面,進(jìn)入返回狀態(tài));再入飛行階段(當(dāng)一級(jí)火箭即將進(jìn)入稠密的大氣時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火減速,從而降低氣動(dòng)加熱的影響);軟著陸階段(一級(jí)火箭的柵格翼打開(kāi)以調(diào)整飛行時(shí)的姿態(tài),發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火并節(jié)流,在陸地或海面平臺(tái)上軟著陸)。
“航天愛(ài)好者”認(rèn)為,SpaceX采用火箭回收復(fù)用方案,至少存在三個(gè)“不足”。第一,一級(jí)火箭在返回到地面的過(guò)程中,要消耗一定量的推進(jìn)劑,有損于火箭的運(yùn)載能力。第二,SpaceX為了控制一級(jí)火箭返回地面,需要在一級(jí)火箭中增加控制和著陸設(shè)備,導(dǎo)致火箭的成本有所增加。第三,一級(jí)火箭返回地面并回收后,SpaceX需要對(duì)一級(jí)火箭進(jìn)行翻新、維修,還可能要更換火箭上某些部件。又是一筆成本開(kāi)支。
2018年5月,在獵鷹9號(hào)Block 5執(zhí)行飛行任務(wù)前,馬斯克說(shuō)過(guò),獵鷹9號(hào)一級(jí)占總價(jià)的60%,上面階段占總價(jià)的20%,整流罩占總價(jià)的10%,其他與發(fā)射相關(guān)的支出占10%。根據(jù)獵鷹9號(hào)火箭的商業(yè)發(fā)射報(bào)價(jià)6200萬(wàn)美元進(jìn)行計(jì)算,可回收復(fù)用一級(jí)火箭占3720萬(wàn)美元、上面部分1240萬(wàn)美元、整流罩占到620萬(wàn)美元、其他成本占620萬(wàn)美元。
一級(jí)火箭回收復(fù)用,自然構(gòu)成了額外的費(fèi)用開(kāi)支:重新安裝電子設(shè)備;著陸腿相關(guān)支出,包括液壓或機(jī)電系統(tǒng)、尾端高溫金屬結(jié)構(gòu)等;回收物流成本,包括海上出船捕獲整流罩、著陸場(chǎng)地維護(hù)、運(yùn)送助推器前往工廠翻新等。
假設(shè),一級(jí)火箭和整流罩均被回收并用于第2次火箭發(fā)射,此時(shí),一級(jí)火箭的費(fèi)用開(kāi)支為:3720萬(wàn)美元*20%=744萬(wàn)美元;整流罩的成本費(fèi)用為:620萬(wàn)美元*20%=124萬(wàn)美元;上面部分和其他成本不變,那么第2次發(fā)射報(bào)價(jià)可以一下子降低到2728萬(wàn)美元。照此理想狀態(tài)計(jì)算下去,隨著火箭(一級(jí)和整流罩)復(fù)用次數(shù)的增加,獵鷹9號(hào)火箭的發(fā)射報(bào)價(jià)會(huì)越來(lái)越低,當(dāng)火箭可以連續(xù)復(fù)用10次左右,將實(shí)現(xiàn)盈虧平衡。同樣的道理,獵鷹重型火箭的發(fā)射成本也會(huì)隨著復(fù)用次數(shù)的增加而不斷降低。
2020年4月16日,CNBC刊登文章稱(chēng),在今年早些時(shí)候,SpaceX火箭總裝主任克里斯托弗·庫(kù)盧里斯表示,“火箭發(fā)射成本為2800萬(wàn)美元,重復(fù)使用是價(jià)格降低的原因。”
4月3日,聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟CEO托瑞·布魯諾在推特上稱(chēng),聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟對(duì)可回收復(fù)用火箭盈虧平衡點(diǎn)進(jìn)行了仔細(xì)的建模,得出結(jié)論是,平均10次左右的飛行,才能達(dá)到盈虧平衡。在最新的推文中,布魯諾稱(chēng),聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟一直在跟蹤SpaceX的盈虧平衡點(diǎn),目前他們認(rèn)為10次飛行的評(píng)估仍然有效。到目前為止,SpaceX最高紀(jì)錄是重復(fù)使用一枚助推器5次。因此,聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟認(rèn)為,SpaceX并沒(méi)有證明(可回收復(fù)用火箭)的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性目標(biāo)。
4月26日,俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)所屬的國(guó)際發(fā)射服務(wù)商"GK發(fā)射服務(wù)"在Facebook上發(fā)表長(zhǎng)文,用PPT來(lái)證明,SpaceX其實(shí)是在低于成本價(jià)銷(xiāo)售,并且正是依靠了美國(guó)政府和軍方的訂單才能達(dá)到降低發(fā)射成本的結(jié)果。
GK的報(bào)告都是基于公開(kāi)信息,數(shù)據(jù)都源于SpaceX自己公開(kāi)出來(lái)的。馬斯克和SpaceX CEO肖特維爾曾透露了獵鷹9號(hào)火箭幾個(gè)關(guān)鍵性數(shù)據(jù):SpaceX在可重復(fù)使用研發(fā)上花費(fèi)了10億美元;一級(jí)火箭在獵鷹9號(hào)硬件成本上占比70%;二級(jí)和整流罩占比30%,比例不是特別均衡;火箭整流罩花費(fèi)600萬(wàn)美元。
GK認(rèn)為,根據(jù)SpaceX在官網(wǎng)提供的報(bào)價(jià),獵鷹9號(hào)6200萬(wàn)美元,獵鷹重型9000萬(wàn)美元來(lái)計(jì)算,扣除發(fā)射場(chǎng)、燃料加注等支出(占成本30-35%),獵鷹9號(hào)的硬件價(jià)格應(yīng)不超過(guò)4030萬(wàn)美元。一級(jí)在硬件成本上占70%的話(huà),說(shuō)明一級(jí)成本為2820萬(wàn)美元,那么二級(jí)和整流罩成本為1210萬(wàn)美元,已知整流罩價(jià)值600萬(wàn)美元,那么得出二級(jí)加載荷分配器價(jià)值合計(jì)610萬(wàn)美元。這又與肖特維爾說(shuō)過(guò)的兩者比例不是特別均衡相沖突。
GK又以2020年2月5日SpaceX與NASA簽署的PACE衛(wèi)星發(fā)射合同為例,該項(xiàng)目合同價(jià)格8040萬(wàn)美元,照此推算獵鷹9號(hào)的硬件成本是5230萬(wàn)美元。這個(gè)數(shù)字比上文中按照SpaceX官網(wǎng)報(bào)價(jià)中計(jì)算出來(lái)的4030萬(wàn)美元硬件成本不一樣。于是,GK發(fā)問(wèn),獵鷹9號(hào)的硬件成本到底是多少?5230萬(wàn)美元還是4030萬(wàn)美元?
GK再舉一例,SpaceX于2020年3月7日與美國(guó)空軍簽署了2.97億美元商業(yè)合同,包括2次獵鷹9號(hào),1次獵鷹重型發(fā)射。按照SpaceX報(bào)價(jià)比例,獵鷹重型價(jià)格是獵鷹9號(hào)的1.5倍。照此反推,獵鷹9號(hào)在這個(gè)2.97億合同中的價(jià)格應(yīng)該是8490萬(wàn)美元(硬件價(jià)格5520萬(wàn)美元),獵鷹重型在這個(gè)合同中的價(jià)格是1.272億美元。GK由此明確質(zhì)疑,如果軍方合同使用的是可重復(fù)使用的獵鷹9號(hào)火箭,為何不按照SpaceX的6200萬(wàn)美元定價(jià)支付?
根據(jù)FAA2018年報(bào)顯示,SpaceX在2024年前國(guó)際空間站貨運(yùn)合同下,2008-2017年合同總額16億美元,涉及到12次CRS1貨運(yùn)任務(wù);2017-2018年合同總額12億美元,涉及到5次CRS 1E貨運(yùn)任務(wù);2019-2024年合同總額9億美元,涉及到6次CRS 2貨運(yùn)任務(wù)。以上合計(jì)23次貨運(yùn)任務(wù),合同總額37億美元。由此算出,NASA平均為每次貨運(yùn)任務(wù)支付的金額為1.609億美元。根據(jù)上文比例算出,獵鷹火箭加上龍飛船總價(jià)為1.045億美元。
在對(duì)獵鷹9號(hào)提供國(guó)際空間站貨運(yùn)任務(wù)的價(jià)格進(jìn)一步測(cè)算得出:當(dāng)SpaceX使用一枚完全新建造的火箭時(shí),一級(jí)成本5010萬(wàn)美元,占總成本的48%;二級(jí)成本1440萬(wàn)美元,占總成本的13.7%。GK估算,龍飛船總價(jià)為4000萬(wàn)美元,占總成本的38.3%。
到此,GK基本完成了對(duì)于傾銷(xiāo)第一層論據(jù)的證明:SpaceX對(duì)國(guó)外銷(xiāo)售的價(jià)格低于在美國(guó)國(guó)內(nèi)的定價(jià)。GK指出,SpaceX對(duì)NASA和軍方用戶(hù)的報(bào)價(jià)也不一樣(雖然價(jià)格接近)。并且這一國(guó)內(nèi)定價(jià)高于獵鷹9號(hào)在國(guó)際市場(chǎng)上的定價(jià)。
接著GK指出,火箭一級(jí)可重復(fù)使用后,維修和重建工作成本占原成本的30%,由此得出可重復(fù)使用的一級(jí)成本是1503萬(wàn)美元,加上已知的二級(jí)成本1440萬(wàn)美元,整流罩600萬(wàn)美元,有效載荷分配器100萬(wàn)美元,整箭成本降為3640萬(wàn)美元。
2017年3月30日,SpaceX第一次使用可重復(fù)使用的一級(jí)進(jìn)行商業(yè)發(fā)射,為歐洲通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商發(fā)射了SES-10衛(wèi)星,這一枚火箭的一級(jí)曾經(jīng)在2016年4月用于國(guó)際空間站商業(yè)補(bǔ)給任務(wù)的“龍飛船”上。從商業(yè)角度來(lái)說(shuō)NASA因?yàn)?016年龍飛船的任務(wù)為這枚火箭支付了全額成本,此后一級(jí)回收并重復(fù)用于SES-10衛(wèi)星發(fā)射。在一級(jí)重復(fù)使用下SpaceX報(bào)價(jià)5600萬(wàn)美元,實(shí)際成本3640萬(wàn)美元,占發(fā)射服務(wù)報(bào)價(jià)的65%。
到此,GK基本完成了對(duì)于傾銷(xiāo)第二層論據(jù)的證明:美國(guó)政府和軍方任務(wù)為SpaceX的可重復(fù)使用火箭買(mǎi)了單,SpaceX將火箭一級(jí)回收后用在國(guó)外發(fā)射服務(wù)上,產(chǎn)生了不公平的低價(jià)。
GK發(fā)射服務(wù)得出結(jié)論:考慮到NASA已經(jīng)通過(guò)國(guó)際空間站貨運(yùn)合同為SpaceX提供了70多億美元的資金,只有在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有一個(gè)“錨”一樣的客戶(hù)(就SpaceX而言就是NASA和美國(guó)空軍),才能得出可重復(fù)使用技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)性的結(jié)論。