當(dāng)鞋盒大小的衛(wèi)星沖上太空

葉雨晨

高恩宇的微信頭像是一粒漂浮在宇宙中的水滴，這是劉慈欣所著的科幻小說《三體》里的致命武器。他喜歡穿一件藏藍(lán)色的飛行員夾克，這件衣服設(shè)計(jì)的特別之處在于，胸口處有一枚尼龍粘扣，可以隨意粘貼不同的徽章。這也是他每回去酒泉發(fā)射場觀看衛(wèi)星發(fā)射時(shí)的戰(zhàn)服，徽章會隨著每次發(fā)射衛(wèi)星的代號不同而變換—為每一次太空任務(wù)專門設(shè)計(jì)制作任務(wù)徽章是航天人的傳統(tǒng)。

2017年8月，他創(chuàng)建了衛(wèi)星公司微納星空。這是一家從事微納衛(wèi)星系統(tǒng)研發(fā)制造，自主研發(fā)微納衛(wèi)星平臺和核心組件的航天科創(chuàng)公司。2018年，微納星空成功完成了3星交付發(fā)射，并于同年12月獲得近億元的戰(zhàn)略投 資。在創(chuàng)業(yè)之前，高恩宇在中國航天系統(tǒng)從事火箭、衛(wèi)星的總體設(shè)計(jì)。

微納星空的辦公室位于北京西北郊的中國航發(fā)大廈，這里距離中國航天的“神經(jīng)中樞”北京航天城只有一站公交車的距離。微納星空擁有3間聯(lián)通的實(shí)驗(yàn)室，在最里面一間需要無塵操作的實(shí)驗(yàn)室正中，擺放著一顆正在總裝測試的衛(wèi)星，星上軟件測試也在同步展開。

上天之前，每一顆衛(wèi)星通常需要24小時(shí)不間斷地在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)轉(zhuǎn)小半年的時(shí)間，以便抓住瞬間閃現(xiàn)的軟件故障進(jìn)行修復(fù)。之后還要再經(jīng)過一組模擬火箭發(fā)射和太空環(huán)境的硬件系統(tǒng)測試，才可能最終完成衛(wèi)星研制，運(yùn)送到發(fā)射場，裝載在火箭上發(fā)射。在到達(dá)指定軌道后，這顆衛(wèi)星每天將有兩次機(jī)會飛躍中國國境，這時(shí)候還需要通過遍布全國各地的測控站傳回衛(wèi)星信息，以監(jiān)測衛(wèi)星的穩(wěn)定性，并傳回?cái)?shù)據(jù)用于科學(xué)研究。

自蘇聯(lián)和美國于60年前開始將火箭送上軌道以來，人類和太空之間的關(guān)系正在以無法預(yù)見的方式發(fā)生變化，而人造衛(wèi)星是目前發(fā)射數(shù)量最多、用途最廣、發(fā)展最快的航天器。

不同于以往人們對于衛(wèi)星的認(rèn)知—正常衛(wèi)星大約有一輛公交車那么大，重量大約有3200公斤—微納星空的衛(wèi)星體積僅一個(gè)鞋盒大小，重量在10公斤左右，被稱為“微納衛(wèi)星”。過去幾年，美國衛(wèi)星公司Planet Labs已經(jīng)將鞋盒大小的數(shù)百顆衛(wèi)星發(fā)送到繞地軌道上，并命名為“鴿子衛(wèi)星”（Dove），每顆衛(wèi)星都搭載了經(jīng)過編程的高倍望遠(yuǎn)鏡和攝像頭。它們被送入軌道，組成龐大的衛(wèi)星群，用來觀測地球的不同區(qū)域。

衛(wèi)星制造公司通過生產(chǎn)、銷售衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)盈利，衛(wèi)星運(yùn)營公司借助衛(wèi)星群送回的地面影像圖和數(shù)據(jù)開發(fā)出了更多的商業(yè)模式，比如對沖基金拿來觀察大型商超門前的停車位，以評估購物旺季的客流量；農(nóng)場主會用來評估農(nóng)作物的健康狀況，預(yù)估理想收割時(shí)間；間諜們用來監(jiān)控軍事擴(kuò)張和跟蹤活動(dòng)。

多虧了現(xiàn)代軟件、人工智能技術(shù)、電子工業(yè)和材料的進(jìn)步，以及一代雄心勃勃、立志打破常規(guī)的企業(yè)家，以衛(wèi)星為核心，貫穿衛(wèi)星發(fā)射、衛(wèi)星制造、衛(wèi)星運(yùn)營的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)開始在中國形成。2018年，中國商業(yè)太空領(lǐng)域出現(xiàn)了兩百多家衛(wèi)星公司、火箭公司、載人飛行公司。與此同時(shí)，原有的老玩家也紛紛獲得新融資，并且兌現(xiàn)了講過的故事，2017年中國發(fā)射的商業(yè)衛(wèi)星數(shù)量只有8顆，到了2018年已經(jīng)發(fā)射了40多顆。

確切來說，這輪衛(wèi)星發(fā)射熱潮得益于國家的政策紅利。2014年《國務(wù)院關(guān)于創(chuàng)新重點(diǎn)領(lǐng)域投融資機(jī)制鼓勵(lì)社會投資的指導(dǎo)意見》發(fā)布，在軍民融合政策的影響下，2015年出現(xiàn)了第一批民營航天公司。曾經(jīng)資本因?yàn)橥度胫芷陂L、資產(chǎn)重對這個(gè)行業(yè)望而卻步，但在大洋彼岸，一場衛(wèi)星小型化的浪潮早就在舊金山灣區(qū)和加州山景城之間發(fā)生。Planet Labs、OneWeb等創(chuàng)業(yè)公司因?yàn)槲⑿⌒l(wèi)星研制周期短、研制成本和發(fā)射成本低、發(fā)射方式靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，打破了過去幾十年傳統(tǒng)航天業(yè)的固有商業(yè)模式，也讓中國的投資人開始對這個(gè)行業(yè)有了興趣。

“傳統(tǒng)的衛(wèi)星造價(jià)也要超過幾億美元了，但對于我們這些衛(wèi)星應(yīng)用公司來說，是否能在軌運(yùn)行十年并不重要。我們希望衛(wèi)星既便宜，又可以標(biāo)準(zhǔn)化，如果10顆小衛(wèi)星通過組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)，對我們來說就足夠了?！睆埞f。他曾經(jīng)是美國國家航空航天局（NASA）的科學(xué)家，負(fù)責(zé)氣象和遙感數(shù)據(jù)處理，現(xiàn)在是創(chuàng)業(yè)公司佳格天地的CEO。這家公司通過購買和合作兩種渠道獲得空間遙感衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，用以實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物耕種面積的預(yù)測、適宜區(qū)規(guī)劃、自然災(zāi)害和病蟲害的預(yù)測預(yù)警等，進(jìn)而通過農(nóng)作物的估產(chǎn)延伸至農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)費(fèi)用厘定、農(nóng)業(yè)貸款評估等金融服務(wù)。

對于一家初創(chuàng)的民營衛(wèi)星公司來說，從小衛(wèi)星做起意味著更低的成本和更快的研發(fā)周期。

衛(wèi)星本質(zhì)上是一個(gè)計(jì)算機(jī)，通過星務(wù)、電源、測控和數(shù)傳、結(jié)構(gòu)、熱控和姿軌控六大系統(tǒng)，來感知當(dāng)前的方位、溫度、太陽的位置，調(diào)整自身的工作方式，就像一輛漂浮在太空中的自動(dòng)駕駛汽車。想要產(chǎn)品化必須像Planet Labs一樣搭建出屬于自己的衛(wèi)星平臺，把衛(wèi)星制造從體制里的定制化生產(chǎn)改造成工業(yè)化生產(chǎn)。

2017年年底，微納星空拿到了第一顆衛(wèi)星的訂單，這是一顆以科研為目的的10公斤級衛(wèi)星。衛(wèi)星的研發(fā)總共花費(fèi)了10個(gè)月，首先需要通過電性星驗(yàn)證幾個(gè)單機(jī)零件是否匹配，把軟件跑通；之后再做一套初始樣件，對這臺與上天的衛(wèi)星差不多的設(shè)備做“過實(shí)驗(yàn)”（overtesting，過度實(shí)驗(yàn)），在溫度、速度、重力作用等極限狀態(tài)中測試；最后才能進(jìn)入正樣階段，制造真正要上天的產(chǎn)品。

2017年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)收入結(jié)構(gòu)

天儀研究院部分使用工業(yè)級材料取代軍工材料，比如星箭分離器的現(xiàn)成器件要60萬元—實(shí)際上就是一個(gè)鐵盒子、一個(gè)彈簧，外加一個(gè)開關(guān)。經(jīng)過幾百次實(shí)驗(yàn)之后，天儀把星箭分離器造了出來，大大降低了成本。“依靠現(xiàn)有的工業(yè)進(jìn)步，很多材料經(jīng)過加工、改造，完全可以滿足需求，原有的供應(yīng)鏈體系拓寬了?！睏罘逭f。

衛(wèi)星成本中還有一大部分是發(fā)射成本。如今微小衛(wèi)星的國際發(fā)射價(jià)格基本上在每公斤3萬至5萬美元。即便是在發(fā)射服務(wù)性價(jià)比極高的中國，發(fā)射成本也在1.5萬至2萬美元之間。在衛(wèi)星的成本中，發(fā)射成本甚至能占到1/3至3/4。

如果能將發(fā)射價(jià)格降下來，發(fā)射頻率提上去，簡化發(fā)射流程，僅微小衛(wèi)星的發(fā)射市場就可能是達(dá)到千億級規(guī)模。這也是位于產(chǎn)業(yè)鏈上游的商業(yè)火箭公司看中的機(jī)會。藍(lán)箭航天將在2020年年底首飛的朱雀2號就至少可以將發(fā)射成本降低一半。

藍(lán)箭航天的總裁張龍?jiān)?9歲時(shí)決定加入藍(lán)箭航天成為一位創(chuàng)業(yè)者，此前他的工作單位是航天科技集團(tuán)公司下屬的中國長城工業(yè)集團(tuán)，主要工作內(nèi)容是將中國制造的火箭賣給白俄羅斯、巴基斯坦等航空力量不足的國家。他是除合伙人之外藍(lán)箭航天的第一名員工，當(dāng)時(shí)公司在北京西奧中心的辦公室只有100平方米，桌椅都是他親手組裝的?，F(xiàn)在藍(lán)箭航天已經(jīng)是全球第三家（另外兩家是SpaceX和Blue Origin）擁有液氧甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的火箭制造商。

在火箭的研發(fā)過程中，最難的是發(fā)動(dòng)機(jī)，行業(yè)內(nèi)的普遍說法是“沒有十個(gè)億、三五年，根本聽不到響”。但多年以來，發(fā)動(dòng)機(jī)和飛行控制等重要系統(tǒng)在中國只有體制內(nèi)的個(gè)別院所能夠生產(chǎn)，購買價(jià)格昂貴，并且這些院所重點(diǎn)保障國家項(xiàng)目，因此交貨周期無法保證，想要降低火箭成本并控制研發(fā)周期只能自己生產(chǎn)。

發(fā)動(dòng)機(jī)的最大難點(diǎn)不是技術(shù)，而是用作燃料的火炸藥只能通過采購獲得，供應(yīng)鏈又非常封閉，想要搞到這種原料的難度不亞于當(dāng)年馬斯克去俄羅斯買導(dǎo)彈，現(xiàn)在更是幾乎不再對外銷售了。

正是因?yàn)檫@個(gè)原因，藍(lán)箭航天最終選擇了做液體火箭?！?017年，團(tuán)隊(duì)又因?yàn)樽鲆好夯鸺€是液氧甲烷、做多少量級的發(fā)動(dòng)機(jī)爭論了一番。”張龍說。中國在液煤火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)上已經(jīng)有所積累，但是僅有少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)航天用煤油，甲烷則隨處可見，且價(jià)格是煤油的1/3，出于成本考慮，藍(lán)箭航天最終選擇做液氧甲烷火箭?！霸趪嵨贿x擇上，未來最有商業(yè)價(jià)值的衛(wèi)星在500公斤到1噸之間，而且都是組網(wǎng)發(fā)射。按著這個(gè)趨勢，我們認(rèn)為火箭的運(yùn)載能力在500公里太陽同步軌道、1.5到2噸是最合適的。另外國際上這種類型的火箭競爭偏弱，只有印度和意大利的兩個(gè)型號和國內(nèi)的兩款火箭?！睆堼埥忉?。

在商業(yè)市場上技術(shù)永遠(yuǎn)只是一方面，對于中國的創(chuàng)業(yè)者來說，政策法規(guī)和準(zhǔn)入才是最大的門檻。NASA的航天專家經(jīng)過長達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的技術(shù)積累，已經(jīng)逐漸退出了低軌道這個(gè)環(huán)境的探索，國家轉(zhuǎn)向深空探索、月球背面等看不到直接產(chǎn)出的領(lǐng)域投資，低軌道完全放開，政府不再做相應(yīng)的項(xiàng)目和計(jì)劃，并且通過政府來引導(dǎo)企業(yè)開發(fā)這個(gè)方向，NASA用大量的資金來支持SpaceX和OneWeb。在中國，雖然軍民合一已經(jīng)上升為國策，但是具體的操作辦法只有在實(shí)際的執(zhí)行過程當(dāng)中才能逐步變得更清晰明朗。

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心是中國創(chuàng)建最早、規(guī)模最大的衛(wèi)星發(fā)射中心，在這片毫無生氣的戈壁灘上已經(jīng)完成了第101次發(fā)射任務(wù)，其中有一次是屬于藍(lán)箭航天的，但拿下這張民營火箭發(fā)射許可證并不容 易。

本土衛(wèi)星熱潮來臨

2015年藍(lán)箭航天剛成立時(shí)，張龍和CEO張昌武去見投資人，被問到最多的3個(gè)問題是：火箭能不能造出來？國家讓不讓發(fā)射？發(fā)射場可不可以用？2018年3月，成立3年的藍(lán)箭航天終于取得了保密資質(zhì)可以申請發(fā)射許可，為了保證第一發(fā)火箭在10月27日如期發(fā)射，張龍?jiān)?017年年底就建立了工作組，先后拜訪了國家國防科技工業(yè)局、主管發(fā)射時(shí)間表的軍委裝備發(fā)展部、主管發(fā)射場進(jìn)場許可的戰(zhàn)略支援部隊(duì)等部門，用了3個(gè)多月的時(shí)間才跑清楚流程，之后的材料又修改了無數(shù) 遍。

差不多同時(shí)，楊峰也面臨著同樣的問題。“當(dāng)時(shí)火箭哪怕有空位也不愿意給民營公司發(fā)衛(wèi)星。當(dāng)時(shí)的申請表還是針對國家體系的，里面的型號名稱、經(jīng)費(fèi)來源、主管單位這些內(nèi)容我們都不知道怎么填?！?/p>

另一方面，對于衛(wèi)星應(yīng)用公司來說，只有形成足夠大的星網(wǎng)才有應(yīng)用價(jià)值。

佳格天地的核心技術(shù)之一就是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的圖像解析和數(shù)據(jù)分析算法，通過土地紋理、地壟方向、光合有效輻射，自動(dòng)用不同顏色標(biāo)注出客戶的土地位置、土地面積、土地等級，可以看到該區(qū)域目前以及過去幾年的耕種情況，查閱農(nóng)作物在過去幾個(gè)月的長勢情況以及當(dāng)前成熟度，預(yù)測最佳收獲周期等?！斑@就存在一個(gè)問題，假設(shè)你只有一兩顆衛(wèi)星，你做出來的東西就很難標(biāo)準(zhǔn)化?，F(xiàn)在國內(nèi)的衛(wèi)星市場還沒有任何一家能夠達(dá)到這種標(biāo)準(zhǔn)化的程度?！睆埞f。

如果以天儀研究院一顆衛(wèi)星100萬至300萬元的制造成本計(jì)算，想要實(shí)現(xiàn)星網(wǎng)需要龐大的資金支持。目前，獲得1.5億元B輪融資的天儀研究院、獲得過億元A+輪融資的九天微星、獲得近億元A輪融資的微納星空已經(jīng)算是行業(yè)內(nèi)第一梯隊(duì)的公司了，但與國外動(dòng)輒幾十億美元的融資比起來還是太少。

在外人看來，天儀研究院擅長市場營銷。不管是帶著工程師團(tuán)隊(duì)錄制《天天向上》等熱門綜藝，以平均每月至少兩次的頻率公開亮相并發(fā)聲；用心經(jīng)營自己的微信公眾號、微博—它在知乎擁有5000名粉絲，回答點(diǎn)贊數(shù)接近2萬；還是設(shè)計(jì)生產(chǎn)精美的太空周邊產(chǎn)品，天儀研究院都是所有衛(wèi)星制造商中最會講故事的公司，但楊峰覺得自己是為了融資迫不得已才走到臺前的。

“以前我們一直看重的是具體的成績，但是現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)不對，這樣純苦哈哈地干活不對，要虛實(shí)結(jié)合。”楊峰說。

2018年年初，楊峰在尋求新一輪融資的過程中見了不少投資人，他們的反饋是，“你們做了很多事情，但是故事不夠性感?！蓖顿Y人想聽的不是一個(gè)科學(xué)家艱苦創(chuàng)業(yè)的故事，而是像肯尼迪說人類要登月的時(shí)候，那種激勵(lì)一代人去實(shí)現(xiàn)夢想的故事。馬斯克之所以出名，是因?yàn)樗粌H講了一個(gè)性感的故事，最終還實(shí)現(xiàn)了。投資人的耐心有限?！叭诘紺輪的時(shí)候，開始要求你商業(yè)模型要跑通，要有收入，有利潤。但是我們這個(gè)行業(yè)現(xiàn)在遠(yuǎn)沒到這樣一個(gè)階段，大家都在吹泡泡，但泡泡遲早是要破的，我們講故事的階段已經(jīng)過去。C輪死可能是未來兩年我們必須要面對的一個(gè)問題?！敝鳡I業(yè)務(wù)是研制固態(tài)火箭的零壹空間CEO舒暢說。

“對整個(gè)行業(yè)來說資金都是最主要的問題，這是一個(gè)資金消耗量大、短期內(nèi)很難產(chǎn)生內(nèi)容的行業(yè)，衛(wèi)星已經(jīng)算是這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中回收最快的環(huán)節(jié)。從投資機(jī)構(gòu)的角度看，商業(yè)航天經(jīng)歷了無人問津到被人追捧，2018年下半年大家已經(jīng)恢復(fù)理性。因?yàn)榧夹g(shù)壁壘和資金壁壘，再要出現(xiàn)新的公司已經(jīng)比較困難，未來的資源會越來越往頭部的幾家聚攏?！敝锌苿?chuàng)星的董事總經(jīng)理張輝說，他投資了微納星空、九天微星等衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈上的公司。

2018年春節(jié)檔，電影《流浪地球》成為最終贏家，拿下45億元的票房，雖然這樣的硬科幻電影本身并不能對高度嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶帐聵I(yè)產(chǎn)生什么直接幫助，但會在一定程度上增強(qiáng)民眾對太空事業(yè)重要性的認(rèn)識。

一個(gè)好的現(xiàn)象是，楊峰現(xiàn)在去挖人的時(shí)候不用再做自我介紹了。