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马斯克的卫星互联网恐成烂尾项目,美国政府和军方都被他骗了?

商业火箭公司SpaceX创始人伊隆·马斯克最早在2015年提出了一个名为“星链(Starlink)”的卫星互联网星座计划。按马斯克所想,由星链取代地面上的传统通信设施,从而为那些偏远地区提供高速、稳定的宽带互联网服务,也可向城市地区提供价格相对便宜的卫星宽带服务。

作者:我为科技狂来源:今日头条|2020-04-30 09:49

商业火箭公司SpaceX创始人伊隆·马斯克最早在2015年提出了一个名为“星链(Starlink)”的卫星互联网星座计划。按马斯克所想,由星链取代地面上的传统通信设施,从而为那些偏远地区提供高速、稳定的宽带互联网服务,也可向城市地区提供价格相对便宜的卫星宽带服务。

在华盛顿2020年卫星大会上,马斯克曾表示,星链能够提供超低延迟的网络服务,并足以支持网络竞技游戏,消费者不用担心网速不够快。SpaceX在早期公布星链计划时,提出网络延迟大概在20到35毫秒之间。但马斯克在卫星大会说,“网络连接体验会非常好,现在我们的目标是将延迟降到20毫秒以下。”网络延迟一旦能低于20毫秒,用户通过卫星互联网将能很畅快地玩游戏,某些情况下甚至优于正被广泛应用的4G网络。

除了网络延迟低和使用方便等优点外,马斯克还指出,星链对传统电信企业来说不构成威胁。星链将足以在农村地区提供网络服务,能够满足人们看视频、玩游戏等需求,且网络连接质量有保证;但不等于说未来所有人都是星链服务的用户,在农村或偏远地区,人口密度较低,用户将能够分到充足的带宽;在城市环境下,情况会有所不同。此时在太空中的通信卫星比不上地面的网络基站,难以为用户提供超高密度的网络连接;当城市用户过于集中,同时使用卫星网络时,每台手机或是其他设备分到的带宽根本不够。所以,在一定程度上,星链对电信企业远远构不成威胁。

星链的商业应用前景当然是非常美好的,但马斯克设想的是,星链在轨卫星要达到12000颗,也有可能是42000颗。SpaceX要把如此之多的卫星送入太空,让星链计划最终得以全部完成,很明显主要依赖于SpaceX的火箭设计、制造与发射能力。又因为星链个是商业项目,所以,SpaceX既要确保星链的服务质量能够完全满足市场的需求,又要将星链的成本降到尽可能低的水平。SpaceX要把星链的成本降到足够低,其中一个可行的方案便是降低火箭的成本。火箭在研发设计和制造等环节的成本进一步减少的空间相对较小,那么降低火箭在发射环节及其相关的成本似乎是唯一出路。对此,SpaceX给出的方案就是火箭回收复用。事实上,自SpaceX成立至今的18个年头里,基本上是朝着火箭回收复用的大方向,不断钻研探索、不断进行火箭发射、不断总结经验教训、再不断改进创新。

马斯克的卫星互联网恐成烂尾项目,美国政府和军方都被他骗了?

首先,SpaceX独创的火箭垂直技术,在全球确实处在了最领先的水平。未来,人类要在其他星球上实施精准着陆,肯定要用到垂直起降、或者类似垂直起降的技术。由此,SpaceX开创的垂直起降,自然是商业航天领域的一大趋势。第二,SpaceX向世界展示的火箭回收复用方案,在商业上又能不能达到可大幅度降低成本的效果呢?

据“航天爱好者”分析,SpaceX从发射到回收火箭的过程,大致可分为五个阶段:点火起飞阶段;上升主动飞行阶段(火箭飞行大约180s后,距离地面高度50英里左右,一级火箭的发动机关机,一、二级火箭继续飞行);惯性飞行及姿态调整阶段(一级火箭的发动机关闭后继续飞行,在即将飞至距地面最高位置时开始调整姿态,以使尾部朝向地面,进入返回状态);再入飞行阶段(当一级火箭即将进入稠密的大气时,发动机点火减速,从而降低气动加热的影响);软着陆阶段(一级火箭的栅格翼打开以调整飞行时的姿态,发动机点火并节流,在陆地或海面平台上软着陆)。

“航天爱好者”认为,SpaceX采用火箭回收复用方案,至少存在三个“不足”。第一,一级火箭在返回到地面的过程中,要消耗一定量的推进剂,有损于火箭的运载能力。第二,SpaceX为了控制一级火箭返回地面,需要在一级火箭中增加控制和着陆设备,导致火箭的成本有所增加。第三,一级火箭返回地面并回收后,SpaceX需要对一级火箭进行翻新、维修,还可能要更换火箭上某些部件。又是一笔成本开支。

2018年5月,在猎鹰9号Block 5执行飞行任务前,马斯克说过,猎鹰9号一级占总价的60%,上面阶段占总价的20%,整流罩占总价的10%,其他与发射相关的支出占10%。根据猎鹰9号火箭的商业发射报价6200万美元进行计算,可回收复用一级火箭占3720万美元、上面部分1240万美元、整流罩占到620万美元、其他成本占620万美元。

一级火箭回收复用,自然构成了额外的费用开支:重新安装电子设备;着陆腿相关支出,包括液压或机电系统、尾端高温金属结构等;回收物流成本,包括海上出船捕获整流罩、着陆场地维护、运送助推器前往工厂翻新等。

假设,一级火箭和整流罩均被回收并用于第2次火箭发射,此时,一级火箭的费用开支为:3720万美元*20%=744万美元;整流罩的成本费用为:620万美元*20%=124万美元;上面部分和其他成本不变,那么第2次发射报价可以一下子降低到2728万美元。照此理想状态计算下去,随着火箭(一级和整流罩)复用次数的增加,猎鹰9号火箭的发射报价会越来越低,当火箭可以连续复用10次左右,将实现盈亏平衡。同样的道理,猎鹰重型火箭的发射成本也会随着复用次数的增加而不断降低。

2020年4月16日,CNBC刊登文章称,在今年早些时候,SpaceX火箭总装主任克里斯托弗·库卢里斯表示,“火箭发射成本为2800万美元,重复使用是价格降低的原因。”

4月3日,联合发射联盟CEO托瑞·布鲁诺在推特上称,联合发射联盟对可回收复用火箭盈亏平衡点进行了仔细的建模,得出结论是,平均10次左右的飞行,才能达到盈亏平衡。在最新的推文中,布鲁诺称,联合发射联盟一直在跟踪SpaceX的盈亏平衡点,目前他们认为10次飞行的评估仍然有效。到目前为止,SpaceX最高纪录是重复使用一枚助推器5次。因此,联合发射联盟认为,SpaceX并没有证明(可回收复用火箭)的经济可持续性目标。

4月26日,俄罗斯航天国家集团所属的国际发射服务商"GK发射服务"在Facebook上发表长文,用PPT来证明,SpaceX其实是在低于成本价销售,并且正是依靠了美国政府和军方的订单才能达到降低发射成本的结果。

GK的报告都是基于公开信息,数据都源于SpaceX自己公开出来的。马斯克和SpaceX CEO肖特维尔曾透露了猎鹰9号火箭几个关键性数据:SpaceX在可重复使用研发上花费了10亿美元;一级火箭在猎鹰9号硬件成本上占比70%;二级和整流罩占比30%,比例不是特别均衡;火箭整流罩花费600万美元。

GK认为,根据SpaceX在官网提供的报价,猎鹰9号6200万美元,猎鹰重型9000万美元来计算,扣除发射场、燃料加注等支出(占成本30-35%),猎鹰9号的硬件价格应不超过4030万美元。一级在硬件成本上占70%的话,说明一级成本为2820万美元,那么二级和整流罩成本为1210万美元,已知整流罩价值600万美元,那么得出二级加载荷分配器价值合计610万美元。这又与肖特维尔说过的两者比例不是特别均衡相冲突。

GK又以2020年2月5日SpaceX与NASA签署的PACE卫星发射合同为例,该项目合同价格8040万美元,照此推算猎鹰9号的硬件成本是5230万美元。这个数字比上文中按照SpaceX官网报价中计算出来的4030万美元硬件成本不一样。于是,GK发问,猎鹰9号的硬件成本到底是多少?5230万美元还是4030万美元?

GK再举一例,SpaceX于2020年3月7日与美国空军签署了2.97亿美元商业合同,包括2次猎鹰9号,1次猎鹰重型发射。按照SpaceX报价比例,猎鹰重型价格是猎鹰9号的1.5倍。照此反推,猎鹰9号在这个2.97亿合同中的价格应该是8490万美元(硬件价格5520万美元),猎鹰重型在这个合同中的价格是1.272亿美元。GK由此明确质疑,如果军方合同使用的是可重复使用的猎鹰9号火箭,为何不按照SpaceX的6200万美元定价支付?

根据FAA2018年报显示,SpaceX在2024年前国际空间站货运合同下,2008-2017年合同总额16亿美元,涉及到12次CRS1货运任务;2017-2018年合同总额12亿美元,涉及到5次CRS 1E货运任务;2019-2024年合同总额9亿美元,涉及到6次CRS 2货运任务。以上合计23次货运任务,合同总额37亿美元。由此算出,NASA平均为每次货运任务支付的金额为1.609亿美元。根据上文比例算出,猎鹰火箭加上龙飞船总价为1.045亿美元。

在对猎鹰9号提供国际空间站货运任务的价格进一步测算得出:当SpaceX使用一枚完全新建造的火箭时,一级成本5010万美元,占总成本的48%;二级成本1440万美元,占总成本的13.7%。GK估算,龙飞船总价为4000万美元,占总成本的38.3%。

到此,GK基本完成了对于倾销第一层论据的证明:SpaceX对国外销售的价格低于在美国国内的定价。GK指出,SpaceX对NASA和军方用户的报价也不一样(虽然价格接近)。并且这一国内定价高于猎鹰9号在国际市场上的定价。

接着GK指出,火箭一级可重复使用后,维修和重建工作成本占原成本的30%,由此得出可重复使用的一级成本是1503万美元,加上已知的二级成本1440万美元,整流罩600万美元,有效载荷分配器100万美元,整箭成本降为3640万美元。

2017年3月30日,SpaceX第一次使用可重复使用的一级进行商业发射,为欧洲通信卫星运营商发射了SES-10卫星,这一枚火箭的一级曾经在2016年4月用于国际空间站商业补给任务的“龙飞船”上。从商业角度来说NASA因为2016年龙飞船的任务为这枚火箭支付了全额成本,此后一级回收并重复用于SES-10卫星发射。在一级重复使用下SpaceX报价5600万美元,实际成本3640万美元,占发射服务报价的65%。

到此,GK基本完成了对于倾销第二层论据的证明:美国政府和军方任务为SpaceX的可重复使用火箭买了单,SpaceX将火箭一级回收后用在国外发射服务上,产生了不公平的低价。

GK发射服务得出结论:考虑到NASA已经通过国际空间站货运合同为SpaceX提供了70多亿美元的资金,只有在国内市场上有一个“锚”一样的客户(就SpaceX而言就是NASA和美国空军),才能得出可重复使用技术具备经济性的结论。

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【责任编辑:张燕妮 TEL:(010)68476606】

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