新兴航天简报：商业航天发射（英）

商业航天发射概览

背景

商业航天发射包括专注于卫星载荷发射、提供发射服务和建设发射基础设施的公司。这一领域的发展主要受到卫星星座扩展的推动，支持诸如扩大互联网接入、增强天气监测和拓展地理空间智能等应用。尽管国家航天机构长期以来主导了卫星发射任务，但新兴的初创公司正通过提供灵活的发射时间安排、缩短前置时间以及降低成本来吸引客户。

历史演变

在20世纪50年代至2000年代，太空技术发展主要由美国和苏联的政府机构推动。这些努力得到了相应组织的支持，并由美国的合同公司参与。进入2000年代后，随着商业竞争加剧，特别是美国方面，联邦政府开始不再依赖单一供应商（如联合发射联盟）进行军事发射。到2015年，美国军用发射市场出现了多供应商竞争，导致成本压力增大和发射频率增加。SpaceX推出的可重复使用的火箭技术极大地改变了市场格局，尤其是对于重型发射（将超过20,000公斤的载荷送入低地球轨道），其成本显著降低。SpaceX的下一代Starship目标是将发射成本降至每公斤低于100美元，这将彻底改变太空访问的经济性。

投资活动

商业航天发射领域的VC投资活动从2017年的665.5百万美元增长到2023年的3424.4百万美元，再到2024年的2656.8百万美元。投资金额在2020年至2022年间显著增长，特别是在2021年达到峰值3544.4百万美元。

关键技术与过程

商业航天发射行业经历了技术多样化的发展，以满足更频繁、成本更低廉和灵活性更高的发射需求。关键的技术领域包括：

1. 可重复使用火箭：SpaceX引领了可重复使用火箭的设计，通过回收第一级火箭显著降低了发射成本。其他公司如Rocket Lab和Relativity Space也在开发可重复使用的火箭设计，旨在提高生产效率和部署速度。
2. 先进推进系统：Relativity Space和Rocket Lab分别研发了Aeon发动机和Rutherford发动机，采用甲烷/液氧推进剂和3D打印技术。SpinLaunch则探索了通过动能加速系统实现无传统火箭发射的方法。
3. 增材制造与模块化火箭设计：3D打印技术成为太空初创公司的战略工具，以简化生产流程并降低成本。例如，Relativity Space利用3D打印几乎所有火箭部件，而Ursa Major则专注于3D打印火箭发动机。
4. 高频率发射平台和太空港：Firefly Aerospace等公司正在开发高频率发射平台，以减少地面准备时间和提高发射准备状态。新太空港如Orbex正在建立，以支持小型和中型火箭的高频率发射。

应用领域

商业航天发射服务于广泛的领域，包括卫星部署、科学研究和新兴的太空旅游等。主要应用领域及其关键客户如下：

1. 电信和地球观测卫星部署：大多数商业发射支持大规模卫星星座的部署，用于电信、互联网连接和地球观测。SpaceX、Rocket Lab和Astra提供了灵活和频繁的发射服务，支持Starlink和OneWeb等星座项目。
2. 互联网宽带扩展：全球宽带覆盖的需求推动了卫星互联网服务的发展，以覆盖偏远地区。亚马逊的Project Kuiper和SpaceX的Starlink卫星项目是这一领域的代表。
3. 政府和国防任务：政府合同仍然是航天发射行业的基石，涉及通信、导航、气象监测等领域。

商业航天发射行业的技术创新和成本降低为卫星部署、科学研究和新兴领域带来了更多的可能性。