如果你去问除SpaceX之外的大多数卫星公司,他们会告诉你,全球目前的轨道发射运力仍然不足。尽管近年来全球发射频次持续攀升,其中SpaceX的猎鹰9号火箭功不可没,但市场需求依然旺盛。
任何行业的客户当然都欢迎竞争。理论上,竞争会带来更低的价格,并让最优秀的企业脱颖而出。事实似乎证明,那些购买发射服务的客户是对的。SpaceX正在放缓猎鹰9号的发射计划,而其可重复使用的下一代超重型运载火箭星舰(Starship),除了发射自家的星链卫星外,何时能承担其他载荷的发射任务仍不确定。
因此,卫星运营商对新发射服务商的成功表示欢呼并不令人意外。几天前,德国的Isar Aerospace公司用其“光谱”(Spectrum)火箭首次成功进入轨道,这一消息尤其令业界振奋。该火箭从挪威北部的一个发射场出发,将一批立方星送入近地轨道。此前,Isar公司的首次试射以失败告终,这次的成功来之不易。
Isar公司的成功对欧洲航天领域而言是一个好消息,业界一直期待在阿丽亚娜航天(Arianespace)和阿维奥(Avio)这两家现有发射服务商之外,能有新的入轨途径。目前,多家欧洲公司正努力追赶Isar公司的步伐,包括另一家德国初创企业“罗盖特工厂奥格斯堡”(Rocket Factory Augsburg)以及西班牙的PLD Space公司。总部位于德国和法国的“探索公司”(The Exploration Company)也在研发一款重型运载火箭发动机。
早起观看发射
在地球另一端,总部位于日本的卫星公司Astroscale的高管们周日凌晨5点便已起床,通过网络直播观看Isar公司在挪威冲击星辰的这一刻。就在几天前,Astroscale公司宣布已与Isar公司签署协议,最早将于明年发射一项任务。
这是Astroscale与Isar公司签署的第二份发射合同。今年3月,两家公司曾宣布了一份合同,约定用“光谱”火箭发射Astroscale的另一颗卫星。值得注意的是,Astroscale与Isar公司签署这些协议时,后者尚未实现成功入轨。
Astroscale并非唯一一家对Isar公司提前下注的企业。欧洲航天局、欧盟以及挪威和德国政府支持的多个任务,构成了Isar公司发射订单的大部分。这些客户都有意愿帮助Isar公司在发射市场中站稳脚跟。
但Astroscale并非Isar公司的“自有客户”,因此一家成熟企业选择一款尚未得到验证的火箭来发射其两项最重要的任务,这一点颇为值得关注。Astroscale的业务专注于卫星在轨服务和太空垃圆清理,这一细分市场恰好与Isar公司“光谱”火箭这类适合专属发射的运载工具十分契合。
另一家总部位于美国的卫星服务公司Katalyst Space,今年7月发射了一颗航天器,试图追踪一颗正在坠离轨道的NASA天文卫星。与Astroscale类似,Katalyst也需要一次专属发射,以进入特定轨道抵达目标。该公司选择了诺斯罗普·格鲁曼公司制造、鲜少使用的空射“飞马座XL”火箭。然而由于技术问题,Katalyst最终未能成功营救NASA老旧的“雨燕”(Swift)天文台。
Astroscale计划与Isar公司合作发射的任务之一是ELSA-M,由该公司英国分部主导。ELSA-M航天器将捕获并使欧洲卫星通信公司(Eutelsat)OneWeb宽带星座中的一颗卫星脱离轨道,以此演示“寿命终止服务”能力。另一项任务是ADRAS-J2,这是一次由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)部分资助的演示任务,目标是尝试抓取一枚报废的日本火箭残骸并将其移出轨道。ADRAS-J2是此前ADRAS-J任务的后续项目,后者曾在2024年成功接近并检查了同一枚日本火箭残骸,取得了显著成效。
这两项任务对Astroscale至关重要,能够验证其在卫星服务市场中所看重的巨大商业机遇。Ars Technica本周采访了Astroscale首席运营官克里斯·布莱克比(Chris Blackerby),探讨了公司在卫星服务领域的目标,以及对发射服务的需求。以下为部分采访内容。
Ars Technica:Isar公司试射成功,你们一定非常激动吧?看到火箭成功入轨时,是什么感觉?
克里斯·布莱克比:那是周日早上,日本时间大概5点左右,我一直守在屏幕前看直播。他们在公关方面做得非常出色,让首席工程师全程解说。哪怕我只是坐在沙发上、大清早看着他们讲解整个过程,我的信心也在不断增强——他们详细说明了所做的一切准备工作。此前我们也做过大量背景调研,派团队去他们的制造基地进行实地考察,并与许多技术负责人交流过。所以我们本来就相当有信心。当然,这次发射堪称完美,所有关键节点、所有里程碑都一一达成,载荷成功部署——这正是我们所期望的结果。当然,要向他们表示祝贺。没错,我们有两项重要任务安排在Isar公司的火箭上,我们很期待看到他们持续进步、取得更多成功,并顺利完成我们的发射任务。
Ars:Astroscale的业务模式似乎需要专属发射。如果要瞄准特定轨道、抵达特定卫星进行服务,拼车发射(rideshare)似乎并不适用,是这样吗?为什么不选择像“电子”(Electron)火箭这样已经验证过的运载工具?你们之前的任务就用过它。
布莱克比:正如你所知,发射运力是整个行业面临的大问题。首先回答你的具体问题:没错,对我们大多数任务而言,专属发射确实是必不可少的。我们也可以选择拼车发射,但那会复杂得多,所以专属发射对我们来说更合适。其次要考虑载荷的容量问题,这也能回答你的第二个问题。目前“电子”火箭的运载能力已经不够用了。ADRAS-J的质量较小,所以能够搭乘“电子”火箭;但ADRAS-J2和ELSA-M都不行。当然,它们可以搭乘火箭实验室的“海王星”(Neutron)火箭,但那款火箭还没准备好。
当我们审视其他选择时,斯蒂芬,尽管业界一直在谈论发射运力的普及、价格的下降以及运力的无处不在,但我并没有真正看到这一点。目前市面上并没有太多持续可靠的选择,这一点我认为并没有太大争议。所以我们必须寻找一个符合预算的方案,同时也要匹配我们的载荷尺寸要求,还必须是专属发射,就像你提到的那样。当把所有这些需求综合起来看时,Isar公司确实非常符合条件。当然,选择一款尚未证明能持续成功的发射服务商,确实存在风险。但正如我所说,我们做了大量的核实和调研工作,我们对自己的决定非常有信心。
Ars:在1吨级这个区间,唯一已被验证的发射服务商是萤火虫航天公司(Firefly Aerospace),但他们的“阿尔法”(Alpha)火箭也出现过一些问题。
布莱克比:没错,说得非常对。我们的任务载荷大概就在这个区间,不到1吨,大约500到700公斤左右。而这个区间的选择确实不多。曾经有几家公司瞄准过这个市场,包括Relativity公司,他们的目标就是这个区间;还有Astra公司,也曾在这个范围内。曾经还有其他几家公司也短暂涉足过这个区间。但现在大家都在往更大的方向发展,所以这个区间已经没什么选择了。市面上仍有一些小型火箭,但要满足这个1吨级专属发射的需求,选择确实很少。我们对未来充满期待,尤其考虑到最近关于SpaceX的种种消息,以及外界广泛报道的关于SpaceX拼车发射未来是否还能持续提供的不确定性,我们必须开始认真考虑其他运载工具。蓝色起源(Blue Origin)也在其中,我们最近也看到Stoke Space公司完成了一轮大规模融资,所以未来还有待观察。但你说得对,就500公斤到1吨这个区间而言,目前的选择确实不多。
Ars:ADRAS-J任务看起来对Astroscale而言是一次巨大的成功。你们从中学到了什么?这为后续抓取那枚火箭残骸做了哪些准备?
布莱克比:那真是一次令人难以置信的任务,我特别喜欢谈论它,因为它确实具有开创性意义。我们对日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)推动这一任务表示由衷的感激,这是迈向在轨服务能力的第一步,也是Astroscale成立之初就秉持的理念——推动更可持续的太空利用和太空垃圾清理。除此之外,识别、接近、与轨道上的物体交会的能力,对于一家商业公司而言几乎是前所未有的,尤其是像ADRAS-J目标那样一个无法通信的物体,ADRAS-J2也将面临同样的挑战。
至于我们学到了什么,天哪,这需要专门再聊一次才能说清楚。但简单来说,建造一个需要接近一个未经准备、无法通信物体的任务,从硬件层面到操作理念(ConOps)的开发,都必须确保尽可能安全,这需要有故障识别分析能力——探测问题所在,确保航天器在自主接近目标时,一旦临近就能识别任何异常情况,并知道需要重新尝试。安全永远是接近轨道物体这类任务中最重要的问题。这是关键所在,从设计、建造、制造、发射到运营卫星的整个过程中,我们学到了非常多的东西。
我们从ADRAS-J拍摄到的图像非常精细,这些照片帮助我们建造了ADRAS-J2。我们现在已经清楚地知道目标物体的样子,知道它没有在旋转,这是一个关键的进展。我们把ADRAS-J设计成能够绕着目标物体旋转,这样如果需要找到载荷适配器的位置,我们就能在旋转过程中接近并抓取它,为ADRAS-J2做准备。我们从ADRAS-J中了解到,目标物体相当稳定地朝向地球,我们获得了非常清晰的图像,知道它目前没有出现退化,也清楚知道在载荷适配器处进行抓取的路径。所有这些在ADRAS-J研发过程中积累的经验,都为建造ADRAS-J2提供了帮助——我不会说这让一切变得容易,因为这从来都不容易,但相比没有这些能力和知识积累的情况,确实要顺利许多。
Ars:你们与JAXA合作的另一项任务ISSA-J1,将对两颗已退役的日本卫星进行交会和检查。这与检查一枚火箭残骸有什么不同?
布莱克比:ADRAS-J2的目标是一枚长条形的火箭残骸,它不会旋转。而ISSA-J1的目标是卫星,需要接近带有太阳能帆板伸出的物体,因此我们预计它可能会处于旋转状态。所以交会接近操作(RPO)无疑将更加复杂。我们需要开发相应的技术,精确接近这块很可能处于不稳定状态的大型太空碎片,而且ISSA-J1还需要接近不止一个目标。我们通过开发所有任务积累的许多技术能力……这些任务在制导、导航与控制,以及可视化和交会接近操作所需的识别与接近技术方面,都有共同的基础。但每项任务都存在细微差异,这正是每个任务各具特色的原因,而所有这些经验最终会汇聚成一个更大的数据集,为我们正在构建的服务生态系统提供支撑。如果我们要实现一个在安全、经济以及太空环境可持续性方面都具备价值的服务生态系统,就需要积累大量关于接近物体、识别物体和捕获物体的数据,而这正是我们目前正在整个任务组合中努力构建的内容。
Ars:所以你们是在“先学会爬,再学会走,最后才能跑”?
布莱克比:正是如此。我们的第一个任务ELSA-D,那绝对是“爬行”阶段。在那次任务中,我们自己携带了一块“太空垃圆”样本,将其释放,然后展示了我们能够捕获它的能力,这是第一步。
Ars:Astroscale正在开发的这项技术,实际的应用场景是什么?
布莱克比:我猜你是在问是否能实现可重复、持续性的服务能力。我们每前进一步,都是朝着这个目标迈进。很难给出一个具体的时间表。但事实是,我们目前在全球范围内有八到九项任务正在制造中,我们已经积累了多种不同类型的任务经验。目前还没有一项任务达到可重复、多次进行服务的水平,但这只是时间问题。我们目前正在执行的任务,都是循序渐进的积累。我们的第一个任务ELSA-D完全由公司内部资金支持,资金来源于我们在股权市场上募集的资金。第二个任务ADRAS-J,是与JAXA联合资助的,我们与他们共同开展工作。ELSA-M则是我们与欧洲航天局(ESA)和英国航天局共同合作的项目。到了ADRAS-J2,我们的任务已经开始接近实现盈利。展望未来,我们大部分任务基本上都能实现正向收益。如果从可持续性的角度来看——不是指太空环境的可持续性,而是我们公司的经济财务可持续性——我们已经开始接近这一目标。我们还需要进一步朝着商业化可重复任务的方向努力,目前还没有完全实现,但我们希望在本世纪30年代初期,能够看到一个更加持续、具备商业可行性的服务生态系统逐步形成。
Ars:你们与美国太空军签订了一项名为“供应者”(Provisioner)的在轨加注演示任务合同。你们认为这会为公司带来哪些来自美国军方的商业机遇?
布莱克比:Provisioner任务意义重大,我们对此非常期待。这项任务很快也将发射,它将演示在轨加注的能力。我们认为这方面的市场需求将持续增长,而这种需求信号正来自美国方面。当我们思考下一步的技术方向和需求所在时,加注服务无疑是一个重要方向。你也看到了其他一些合同的情况,比如(美国国防创新单元)发布的“离轨即服务”研究项目。我们还看到了一些寿命延长任务方面的兴趣。此外,我们看到很多关于近距离检查方面的需求,客户希望能够清楚了解威胁所在——无论是太空垃圆还是其他类型的威胁——他们都希望具备执行近距离交会接近操作(RPO)的能力。因此,我们对政府展现出兴趣的这类需要近距离RPO能力的任务感到十分期待。
需要说明的是,我们所说的能力,是指识别目标、保持位置并近距离接近目标物体的能力。这并不是指飞掠一个物体、边飞边拍几张照片,或者在距离几公里的地方拍照那种程度。我们在ADRAS-J任务中已经将距离缩小到几米以内,这正是我们正在打造的这种极为精细的能力。我们预计未来还会有对接、拍照等方面的需求出现。而这种兴趣不仅来自美国政府,也来自我们在全球各地布局的政府部门以及商业领域的客户。
Q&A
Q1:Isar Aerospace的“光谱”火箭首次入轨成功意味着什么?
A:这标志着欧洲出现了一条新的商业发射路径,摆脱了对现有发射服务商阿丽亚娜航天和阿维奥的依赖,也让Astroscale等卫星服务公司获得了新的专属发射选择。
Q2:Astroscale为什么需要专属发射,而不是拼车发射?
A:因为Astroscale的任务需要进入非常特定的轨道,去接近和捕获特定的目标卫星或火箭残骸,拼车发射难以满足这种精确的轨道需求,因此专属发射对其大多数任务而言是必不可少的。
Q3:ADRAS-J任务对Astroscale的后续任务有什么帮助?
A:ADRAS-J任务让Astroscale获得了目标物体的清晰图像,确认其未发生旋转且状态稳定,并验证了识别、接近和交会目标的关键技术,这些经验直接为后续的ADRAS-J2任务奠定了基础。
