“地球是人(rén)類的搖籃，但(dàn)人(rén)類不可(kě)能永遠(yuǎn)被束縛在搖籃裡(lǐ)。"——火(huǒ)箭專家、宇宙航行之父齊奧爾科(kē)夫斯基”不管地球達到了怎樣的繁榮，那些沒有太空航行的未來(lái)都(dōu)是暗淡的。”——劉慈欣
一、航天事(shì)業的“0”到“1”
航天又稱空間飛行、太空飛行、宇宙航行或航天飛行，是指進入、探索、開發和利用太空（即地球大(dà)氣層以外的宇宙空間，又稱外層空間）以及地球以外天體(tǐ)各種活動的總稱。航天産業由空間技術(shù)、空間應用、空間科(kē)學三大(dà)領域構成，産業包含利用火(huǒ)箭發動機(jī)推進的跨大(dà)氣層和在太空飛行的飛行器及其所載設備、武器系統、地面設備的制造業、發射服務業和應用産業。
探索茫茫宇宙是人(rén)類不懈追求的目标，宇宙中蘊藏着無限的機(jī)會，任何不經意間的發現都(dōu)可(kě)能改變人(rén)類的命運，這也是航天的魅力所在。然而航天發展的道路(lù)無疑是艱巨的，技術(shù)難度之高，資源投入之大(dà)都(dōu)是其他(tā)行業難以相(xiàng)比的。長久以來(lái)各國(guó)發展航天事(shì)業主要都(dōu)是依靠國(guó)家投入，從(cóng)空間站(zhàn)建設，以及各種探月探火(huǒ)和深空探測活動，都(dōu)是國(guó)家主導的發展模式，而且發達國(guó)家在航天領域的投入遠(yuǎn)超其他(tā)國(guó)家。
國(guó)家主導，助力航天事(shì)業完成了從(cóng)“0”到“1”的突破，并且驗證了大(dà)量的關鍵技術(shù)和路(lù)線，也促進了相(xiàng)關領域和技術(shù)的發展，尤其在通信和軍事(shì)偵察領域體(tǐ)現出了重要價值。 國(guó)家主導模式主要以任務爲主，無法使其充分(fēn)走向市場化和民(mín)用化。又由于航天對安全性的高度敏感，各任務的特點又千差萬别，無法進行大(dà)規模的批産複用，導緻項目費用居高不下，無法滿足市場化的投入産出要求，這也是航天産業商業化程度較低的主要原因。
二、航天事(shì)業“1”到“100”的跨越
商業航天是以獲取商業利潤爲目标而開展的獨立、非政府的商業航天活動。與以科(kē)研、探索爲目的的傳統航天相(xiàng)比，商業航天以市場資源爲主，在市場機(jī)制下運行，産品研發周期縮短(duǎn)，注重技術(shù)的多場景應用和商業模式的大(dà)規模複制，應用場景更加多元，除通信、導航、遙感外，還(hái)包括衛星互聯網、太空旅行、太空采礦、深空探測、建設太空基地、火(huǒ)星移民(mín)等太空場景的探索。
美國(guó)率先開展航天的市場化轉變。在NASA的大(dà)力扶持下，越來(lái)越多的商業航天公司開始承擔國(guó)家級項目，并探索低成本的商業模式和實現路(lù)徑。如(rú)今SpaceX和藍色起源已經在商業衛星發射和商業載人(rén)旅行領域實現了一定程度的規模化，實現制造成本和發射成本的雙降，帶領整個航天産業飛速發展。自(zì)2020年(nián)以來(lái)，全球每年(nián)航天發射在載荷數量和質量正在以指數級别增長。
随着航天技術(shù)的進一步成熟，航天已在導航、遙感、衛星等領域實現落地應用，切實服務于人(rén)類的生(shēng)産生(shēng)活。在市場機(jī)制的助推下，航天産業迸發出前所未有的勃勃生(shēng)機(jī)。參考其他(tā)制造業的成本模型，産量和成本将成絕對的反比例關系，未來(lái)整個航天産業的各環節成本将繼續大(dà)幅度下降，同時也将進一步刺激相(xiàng)關需求的爆發。
美國(guó)以SpaceX爲代表的商業航天公司正在快(kuài)速發展，以高科(kē)技技術(shù)和高性能産品引領商業航天不斷向新的階段邁進。已經跨越傳統航天發展的第一曲線，沿着第二階段的指數增長曲線高速前進。而我們尚未完成從(cóng)第一曲線向第二曲線的跨越，而低成本商業運載火(huǒ)箭就(jiù)是最大(dà)的制約因素。未來(lái)，當我們建立起自(zì)己的低成本運載體(tǐ)系後，更多的空間基礎設施需求将被激發，大(dà)型星座，空間工(gōng)廠(chǎng)，太空基地等都(dōu)将一一實現，航天發展将真正進入新的周期。
1.衛星産業主導的航天産業發展第一階段
全球航天經濟總額在2022年(nián)達到4640億美元，較2021年(nián)的3700億美元增長了25%。歐洲咨詢公司預測，預計(jì)在十年(nián)内全球航天經濟總額将超過7370億美元。據統計(jì)（如(rú)下圖），商業航天經濟總額在2022年(nián)達到3620億美元，占航天經濟總額的78%，已經成爲太空經濟的主導領域。
随着全球航天經濟的不斷發展，在國(guó)家政策和技術(shù)進步的雙重驅動下，商業航天将成爲航天經濟中重要的組成部分(fēn)。太空技術(shù)作(zuò)爲最先進的科(kē)學分(fēn)支，爲探索的投資者提供了各種機(jī)會，商業航天産業發展通過科(kē)技進步促進社會和經濟發展，涉及領域包括但(dàn)不限于：推進系統研制和制造，宇航員(yuán)藥物研制，發動機(jī)研制，生(shēng)産特定材料，發射系統的軟件(jiàn)和硬件(jiàn)開發空間技術(shù)開發與應用，以通信、導航、遙感爲核心的衛星應用等。根據統計(jì)全球共有20個行業，超過12000家公司涉及航天科(kē)技産業。導航與地圖，雲技術(shù)和制造業是參與公司最多的三個行業，還(hái)有大(dà)量不同的其他(tā)行業推動着航天科(kē)技發展。
衛星導航領域，全球GNSS市場服務總收入已達到2000億歐元，市場集中在美國(guó)，歐洲，日(rì)本，中國(guó)。我國(guó)衛星導航與位置服務産業總體(tǐ)産值已達約4700億元；截至今年(nián)1月，北鬥時空智能服務的全球累計(jì)接入智能設備超15億台；北鬥高精度時空服務月調用次數超過1700億次，服務覆蓋全球超230個國(guó)家和地區；北鬥成爲智能手機(jī)、可(kě)穿戴設備等的“标配”，高德地圖調用北鬥衛星日(rì)定位量超3000億次。2030年(nián)全球GNSS設備接入将超過100億台，汽車、農業、海事(shì)、無人(rén)機(jī)等設備接入數量将大(dà)幅提升。
衛星通信領域，低軌衛星具備：傳輸時延小、鏈路(lù)損耗低、發射靈活、應用場景豐富、制造成本低、可(kě)通過提升衛星數量來(lái)提高系統容量等優勢，适合衛星互聯網業務的發展。目前，互聯網衛星數量已經占據所有在軌衛星數量的一半以上，同時全球互聯網衛星規劃數量超7萬，未來(lái)多國(guó)都(dōu)将建設自(zì)己的互聯網星座。
從(cóng)國(guó)務院發布的《2021中國(guó)的航天》白(bái)皮書(shū)中，明确指出中國(guó)始終把發展航天事(shì)業作(zuò)爲國(guó)家整體(tǐ)發展戰略的重要組成部分(fēn)，并提出了未來(lái)五年(nián)研制構建包括多種通信、導航以及遙感衛星空間基礎設施，同時持續完善衛星通信、導航、遙感地面系統。白(bái)皮書(shū)中，也特别提出了關于“推動構建高低軌協同的衛星通信系統，開展新型通信衛星技術(shù)驗證與商業應用”的規劃。
衛星遙感領域：遙感是指不直接接觸物體(tǐ)，利用傳感器對遠(yuǎn)距離(lí)目标輻射或反射的電磁波信息進行獲取的方式。依托衛星等天基平台位置優勢，利用基于衛星平台的遙感傳感器可(kě)不受領土(tǔ)、領空限制對地球、其他(tā)星球或空間物體(tǐ)進行觀測，實現對其識别、綜合探測和應用，是全球變化監測、區域監視等的重要信息獲取方式。
高分(fēn)辨率衛星+強大(dà)分(fēn)析能力+雲計(jì)算-->快(kuài)速反應&深刻洞察=價值最大(dà)化。
識别、理(lǐ)解和預測變化，在這個全球快(kuài)速變化的時代，我們需要新的方法來(lái)識别、監測和理(lǐ)解變化對環境和人(rén)類動态（如(rú)經濟、健康和社會政治穩定）的影(yǐng)響。AI+遙感的功能可(kě)幫助客戶以前所未有的速度和規模繪制、檢測、解決和預測變化。通過結合多源數據和應用人(rén)工(gōng)智能、機(jī)器學習和豐富的領域知識，實現洞察即服務。
2.空間基礎設施建設和太空經濟爲主導的航天産業發展第二階段
随着成本的下降和商業供應體(tǐ)系的健全，更多更大(dà)膽的新型空間經濟模式也将出現，比如(rú)通導遙一體(tǐ)化的新一代高性能衛星，商業空間站(zhàn)，空間旅行，空間太陽能電站(zhàn)等。
邁向商業化的空間站(zhàn)
2023年(nián)6月5日(rì)，SpaceX使用獵鷹9号運載火(huǒ)箭和一個“四手”龍飛船(chuán)實施了面向NASA的第28次商業航天國(guó)際空間站(zhàn)補給任務（CRS-28），将兩個新的柔性太陽能電池闆以及一些科(kē)學調查物資等運抵國(guó)際空間站(zhàn)，載荷重量超過3.3噸。根據前期合同簽署情況，此次任務應該屬于NASA空間站(zhàn)補給第二階段任務，約爲2.25億美金。距離(lí)SpaceX首次載人(rén)飛行三年(nián)，已經幫助38個宇航員(yuán)進入軌道，包括NASA的人(rén)員(yuán)，以及商業太空旅行的項目。迄今爲止，SpaceX在空間站(zhàn)補給和載人(rén)方面已經從(cóng)NASA獲得(de)了超過50億美金的合同額，據悉，NASA空間站(zhàn)的補給任務的預算超過140億美金。商業航天激活了美國(guó)航天技術(shù)的飛速發展，同時，政策也反哺了商業航天的發展。
與此同時，中國(guó)以及歐洲航天局也開始促進商業航天參與空間站(zhàn)系統建設，并出台相(xiàng)應有利政策。2023年(nián)5月16日(rì)，中國(guó)載人(rén)航天官網發布《關于征集空間站(zhàn)低成本貨物運輸系統總體(tǐ)方案的公告》，公告指出，“爲進一步降低空間站(zhàn)上行貨物運輸成本，增強上行貨物運輸的靈活性，探索發展商業航天模式，現面向全社會發布公告，征集空間站(zhàn)低成本貨物運輸系統總體(tǐ)方案。後續我辦将根據方案征集情況，組織擇優并開展低成本貨物運輸系統研制及飛行驗證，市場化采購(gòu)低成本貨物運輸服務，最終構建安全可(kě)靠、形式多樣、效益突出的空間站(zhàn)天地貨物運輸體(tǐ)系”，并列出了相(xiàng)關的條件(jiàn)，主要是具有相(xiàng)應的技術(shù)及人(rén)才和資金的儲備，可(kě)以支持相(xiàng)關任務的完成。
3.空間能源開發主導的第三階段
空間太陽能電站(zhàn)構想最早由美國(guó)科(kē)學家格拉澤于1968年(nián)提出，即在地球軌道上建立太陽能電站(zhàn)，并通過無線傳輸方式持續向地面提供電力的發電系統。與地面太陽能電站(zhàn)相(xiàng)比，空間太陽能電站(zhàn)不受晝夜、天氣等自(zì)然因素影(yǐng)響，對太陽能的利用率也更高。2007年(nián)，美國(guó)五角大(dà)樓曾向國(guó)家安全太空辦公室提交過一份長達75頁的研究報告。報告指出，太空太陽能可(kě)能成爲一種可(kě)以利用的新能源。如(rú)果能在太空中放(fàng)置一塊“光(guāng)伏闆（一種受陽光(guāng)照(zhào)射産生(shēng)直流電的發電裝置）”，一切問(wèn)題都(dōu)将迎刃而解。
2023年(nián)3月，英國(guó)《泰晤士報》發表了一篇文章(zhāng)，其中提到：英國(guó)政府正考慮投資160億英鎊（約合1300億元人(rén)民(mín)币），在太空建設太陽能電站(zhàn)。該電站(zhàn)直徑将達到1.7千米，重約2000噸，計(jì)劃于2040年(nián)建成并投入使用，該計(jì)劃也被視作(zuò)是可(kě)以幫助英國(guó)到2050年(nián)實現淨零排放(fàng)的潛在解決方案。
在空間太陽能電站(zhàn)的研究方面，美國(guó)一直走在世界前列。以美國(guó)空軍研究實驗室和諾斯羅普·格魯曼公司等爲主的機(jī)構正不斷加大(dà)在該領域的研發力度，并表示将在2025年(nián)前開展關鍵技術(shù)空間驗證。據美國(guó)宇航局發布的消息稱，美國(guó)海軍研究實驗室曾于2020年(nián)在太空中測試了一套太陽能模塊和電力轉換系統，爲建造太空太陽能電站(zhàn)邁出關鍵的一步。2023年(nián)5月，美國(guó)宇航局發言人(rén)表示，将重新開始天基太陽能（即空間太陽能電站(zhàn)）的研究。該發言人(rén)稱，以前的障礙在于發射成本高，不值得(de)部署這些太空太陽能工(gōng)廠(chǎng)，現在我們看(kàn)到發射變得(de)更加容易、成本更低，太空運輸不再是限制，這使得(de)太空太陽能發電站(zhàn)的建造成爲可(kě)能。
歐洲航天局官網信息顯示，歐洲從(cóng)1998年(nián)起就(jiù)開始進行太空太陽能電站(zhàn)的研究工(gōng)作(zuò)，并提出了“太陽帆塔”的概念設計(jì)，計(jì)劃将“太陽帆塔”搬上太空，爲歐洲源源不斷輸送清潔電力資源，
日(rì)本從(cóng)上世紀80年(nián)代起，就(jiù)對太空太陽能電站(zhàn)的關鍵技術(shù)進行了廣泛研究。在此基礎上，日(rì)本已将太空太陽能發電列入國(guó)家發展計(jì)劃，提出2050年(nián)前建設商業太空太陽能電站(zhàn)的發展路(lù)線圖。日(rì)本計(jì)劃在地球的靜(jìng)止軌道上，距離(lí)地球約3.6萬公裡(lǐ)，建造一個發電量爲10億千瓦的太空發電站(zhàn)，爲此多個機(jī)構研究所的研究人(rén)員(yuán)集思廣益，提出了多個設計(jì)方案。日(rì)本宇宙航空研究開發機(jī)構的研究院設計(jì)的太陽能電池闆像是兩面巨大(dà)的鏡子，這兩面“鏡子”直徑爲1.25公裡(lǐ)，将太陽光(guāng)聚集到上面後，通過微波傳輸器将能量傳輸到地球。
中國(guó)的“太空三峽”：2010年(nián)，我國(guó)12位院士和百餘位相(xiàng)關領域專家曾在中國(guó)空間技術(shù)研究院舉辦的空間太陽能電站(zhàn)技術(shù)研討(tǎo)會上發布了我國(guó)空間太陽能電站(zhàn)發展路(lù)線圖，提出到2030年(nián)建設兆瓦級小型空間太陽能試驗電站(zhàn)的“三步走”計(jì)劃：首先開展關鍵技術(shù)的地面及浮空器試驗驗證，其次開展高空超高壓發電輸電驗證，最終開展空間無線傳能試驗。該路(lù)線圖還(hái)提出了到2050年(nián)具備建設吉瓦級商業空間太陽能電站(zhàn)能力的目标。
2021年(nián)6月18日(rì)，中國(guó)首個空間太陽能電站(zhàn)實驗基地在重慶璧山(shān)正式啓動，計(jì)劃在距離(lí)地球表面3.6萬公裡(lǐ)的高空建造“太空三峽”。該基地将重點進行空間太陽能發電站(zhàn)、無線微波傳能以及空間信息網等技術(shù)的前期演示模拟與驗證。同年(nián)12月23日(rì)，“逐日(rì)工(gōng)程”啓動，拉開了“逐日(rì)工(gōng)程”空間太陽能電站(zhàn)的戶外地面驗證挑戰的序幕。
長征九号用于建立空間太陽能電站(zhàn)：龍樂豪院士近日(rì)接受采訪時表示：長征九号未來(lái)的主要任務是建立空間太陽能電站(zhàn)。未來(lái)航天技術(shù)可(kě)以支持建設空間太陽能電站(zhàn)，人(rén)們就(jiù)會有取之不竭用之不盡的，既清潔又安全的能源。
三、航天事(shì)業發展階段升級基礎路(lù)徑
運載之于航天：一夫當關 萬夫莫開。低成本、大(dà)運力、高頻次的發射能力是航天發展的金鑰匙。
作(zuò)者：王岩