Press ESC to close

SpaceX深度报告:从星球走向星际的拓荒者

SpaceX是由伊隆•马斯克(Elon Musk)在2002年6月成立的火箭与航天器开发商,通过设计与制造可重复使用的太空运载火箭,将货物、人员和卫星载荷运送至太空,业务范围主要包括火箭发射、低轨通信、空间站运输和深空运输四大领域。

过去20年间SpaceX在航天领域创造了多项纪录:第一艘私人公司研制的航天飞船(龙飞船)、首家与国际空间站对接的私人公司、首家实现火箭重复使用的公司。如今 SpaceX 不仅开辟了商业航天发展的新模式,而且推动着人类未来探索太空的步伐。

截至2022年底,SpaceX进行了46轮商业融资,累计金额超130亿美元,投后估值增长迅速。最新一轮融资计划将筹集7.5亿美元,预计最新估值可达1370亿美元。

马斯克推崇硅谷互联网公司极简化、低成本、高可靠性的组织结构,通过组织扁平化,可以加速内部决策和管理过程,不同部门间的协作也会更加顺畅。

公司设有18位副总裁,各自分管不同的职能/专业/产品项目部门,并直接向高管汇报,这种模式使得公司即使发展到较大规模后,依然能保持较高的运行效率。

公司强调培养“高工资、高水平、高效率”的精英团队,截至2022年11月,公司共有11000名员工,与其他航天集团相比人员相当精简。

截至2020年公司共有员工6039人,其中研发工程师和技术人员总计5334人,占总人数比例达到88%。

冷战时期美国与前苏联展开了太空竞赛,在阿波罗登月计划期间,NASA的预算占比达到史上最高。随着登月成功,各类隐患暴露,导致NASA预算占比持续减少。

2003年,美国发布了《国家航天运输政策》和《美国国家航天政策》,NASA逐步退出近地轨道业务,将其承包给私营航天公司,自己则专注于科学研究和深空探测领域,这宣告了商业航天市场的正式开放。

创业初期,SpaceX连续3次发射失败,陷入破产危机,然而2005年末NASA开展的“商业轨道运输服务计划” (COTS)为其带来了转机。SpaceX 利用猎鹰9号火箭和“龙”飞船的组合方案获得了NASA的青睐,获得了COTS项目的接近4亿美元的资金,用于货运“龙”飞船的研发制造。

2012年5月,猎鹰9号搭载货运“龙”飞船为国际空间站运送货物,在成功交付货物后,从国际空间站离开并坠入太平洋。SpaceX作为有史以来第一家向国际空间站运送货物的私营公司,开创了历史先河,并从此声名鹊起。

2006-2018年,SpaceX从美国政府得到的项目订单高达80亿美元,是当时公司营收的主要来源,包括系统研制和服务采购。

SpaceX在火箭、飞船、卫星等各方面都得到了NASA的技术支持,且技术成果属于公司产权,这对SpaceX快速发展起到了非常重要的促进作用。

SpaceX的三个主要航天发射工位均租借于美国政府,相比自建发射台,租赁方式更加经济,而且能够利用空军和NASA提供的各位支持服务,这对于早期的SpaceX来说无异于雪中送炭。

随着发射订单的增加,为了保障发射节奏,SpaceX建设了第四座发射台“星舰基地”(Starbase),位于德克萨斯州博卡奇卡,是未来发射星舰飞船的地点之一。

在发射业务中,SpaceX相继自主研发了猎鹰1号、猎鹰9号、猎鹰重型火箭,正在研发的“星舰”运载系统计划在2023年完成首次轨道级发射和绕月飞行任务,或将成为全球现役推力最大的太空运载系统。

猎鹰9号是SpaceX研制的第一款可重复使用的两级火箭,可以将人员(需搭载龙飞船)和有效载荷安全可靠地运送到近地轨道,截至2022年底累计发射198次,是公司开展发射业务的主力产品。

运载火箭的研制复杂且耗资巨大,大幅度降低成本是研制中需要重点考虑的问题,其中火箭可回收技术是降低成本最核心且有效的方式,主流的火箭回收包括伞降回收、垂直返回及带翼飞回三种方式。

SpaceX采用垂直回收技术,在一级火箭分离后,通过姿态控制系统使一级火箭倒转,重启发动机反推火箭进入预定返回轨道。

猎鹰9号火箭于2010年6月首飞成功,并于2015年12月完成首次回收,火箭的回收和复用大幅减少了发射成本,进而降低发射报价,使得产品更具有市场竞争力。

SpaceX在产品设计上充分践行了“通用化、系列化、模块化”的设计理念,在动力系统、箭体结构、导航控制等领域尽力做到了与后续产品通用,避免重复投入,缩短了开发和生产周期。

“龙”飞船是在NASA的商业轨道运输服务(COTS)和商业补给服务(CRS)项目的支持下研发的可重复使用飞船,用来定期运载货物或人员往返国际空间站。

二代“龙”飞船有两种型号:分别为“载人龙”和“货运龙”。“货运龙”是简化版的“载人龙”,差别在没有配备座椅、舷窗、驾驶控制系统、生命维持系统以及超级天龙座推进器。

星舰全称为“超重-星舰”星际运输系统,采用船箭一体化设计,包括“超重”火箭级和“星舰”飞船级,两级均可实现复用。星舰有效负载能力约100-150吨 ,能将人员和货物送往月球 、火星或更远的地方。

马斯克表示,星舰系统由于兼具高负载和可重复回收,单次发射成本仅约200万美元,是猎鹰9号运载成本的十分之一,对应100吨的低轨道运载能力,每公斤有效载荷入轨成本降低至10美元。

星舰计划于2017年被提出,在历经整整4年的各种测试、点火、试飞后,SpaceX最早将于2023年4月17日在德克萨斯州的星舰基地(Starbase)进行首次完全集成的星舰飞行测试。

星舰将进行轨道级飞行测试,目标是低地轨道(LEO),尝试绕地球飞行一圈,最后在夏威夷附近的太平洋上海上着陆。

SpaceX在生产制造上采用了继承性与创新性兼容的策略。一方面十分注重成熟设备与技术的应用,以降低成本为最优先。但针对关键部件,大胆采用创新技术,如自主研发的梅林发动机、制导系统、着陆支架等关键设备。

由于航天产业的供应链过于复杂,尽管SpaceX坚持零部件自研、缩短供应链,2019年仍然与超过500家供应商进行合作,主要分为原材料供应商(AML)和外包加工商(ASL)。

2019年SpaceX的原材料供应商共有245家,其中美国本土196家,海外49家。主要集中在金属材料领域,如不锈钢、镁、铝、铜、钛金属,其中不乏像美国钢铁、美国铝业、山特维克、三菱等材料龙头企业。

2019年SpaceX的外包加工商有268家,全部为美国本土企业,涉及热处理、电镀、检测、氧化、表面涂层、不锈钢钝化、清洁、焊接等工艺环节,共计2070个工艺节点。

随着火箭发射与回收日益成熟,以及星链组网密度逐渐提升,SpaceX多元的商业模式变得更加清晰,卫星发射业务、“星链”宽带通信服务、载人航天和运载服务是主要营收来源,公司也在积极拓展如“星盾”业务、点对点货物运输等新的商业模式。

发射总量:自从2008年首次成功发射猎鹰一号以来,SpaceX发射次数逐年攀升,2022年达到61次,成功率100%,同比增长96.8%,2023年的目标是完成100次发射任务。

发射结构:2022年美国发射火箭87次,其中SpaceX发射61次,占比超过七成,已成为发射的主力军。

截至2021年6月,政府订单收入为151.7亿美元,远超商业市场收入,为政府客户(NASA、美国空军等)提供发射服务是公司最为稳定的资金来源。

在商业市场领域,SpaceX坚持通过低发射报价,从而获得较多发射次数的策略。除了接收商业公司订单外, 针对中小型卫星,SpaceX推出了拼车计划,以更低的成本进入太空。目前该服务发射到太阳同步轨道(SSO)的价格为27.5万美元/50千克,每增加1千克额外再收5500 美元。

SpaceX在2015年提出星链(Starlink)项目,通过发射卫星建立低轨星座,为全球范围尤其偏远地区提供全天候、低成本的互联网覆盖。

星链V1.5卫星单颗重量约为295公斤,主要部件包括激光通讯设备,可展开的太阳能电池板,离子推进器以及四个相控阵天线。

星链共规划了两代三期:一代星链由第一期和第二期星座构成,二代星链由第三期星座构成,三期星座总规模接近4.2万颗卫星

2019年星链星座正式启动以来,卫星入轨数量逐年增多,2022年成功入轨1732颗,同比增长75%。

根据Ookla测试,星链宽带下载速率为102-103Mbps、上传速率为40-42Mbps、延迟18-19ms,与地面宽带大致相当;价格方面,经过涨价后,天线终端收费599美元/套,每个月需另外支付120美元服务费。

2022年12月19日,SpaceX宣布星链用户数量超过100万人;正式进入45个国家,主要覆盖欧洲、美洲和大洋洲,并计划2023年扩张至亚洲、非洲和中东地区。

除传统的地面家用和商用外,“星链” 应用场景也拓展到房车、海洋、航空、物联网领域。

自从星链卫星参与俄乌冲突之后,外界逐渐认识到了星链的军事化用途。2022年12月,SpaceX推出了“星盾”卫星网络,主要面向政府客户,重点围绕三个领域:地球观测、安全通信和载荷托管。

我们认为,星盾计划是基于星链V2.0卫星平台,着眼于政府和军方需求开发的一类专用产品与服务,即星链服务功能的拓展。

随着“龙”飞船日益成熟,载人航天与货运走向商业化。SpaceX拥有四艘载人“龙”飞船,已执行NASA的6次载人航天计划(Crew-1~6 )。

2022年8月31日,NASA 与SpaceX再次签订14亿美元订单,将在2030年前发射5次载人“龙”飞船,用于执行Crew-10~14的载人航天任务。

据SpaceNews报告,美国空军授予SpaceX公司一份为期五年、金额高达1.02亿美元的合同,由以展示运载火箭把货物运往世界各地的技术和能力,这也是美国空军有史以来最大的火箭货运合同,不过这份合同并未指定采用的运载火箭。

目标是星辰大海

来源:国海证券

本文转载自:航空制造网

版权声明:我们尊重版权并感谢每一位作者的辛苦付出与创作;除无法溯源的文章,我们均在文末备注了来源;如文章视频、图片、文字涉及版权问题,请第一时间联系我们,我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容!

本文转载自:航空制造网

版权声明:我们尊重版权并感谢每一位作者的辛苦付出与创作;除无法溯源的文章,我们均在文末备注了来源;如文章视频、图片、文字涉及版权问题,请第一时间联系我们,我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容!

点击“在看”支持一下我们

点亮“在看”提醒更多人返回搜狐,查看更多