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George Sowers:我对商业航天的一些思考(三)

发布时间:2018-01-08
文章关键词 : 商业航天



本期是第三期,作者将结合自己的实际职业生涯讲述一下2.0时代的商业航天是如何开始的,尤其是90年代以铱星为首的一批星座计划,包括他们的兴起、发展、沉沦和寂灭,还有得出的基本教训。


本文作者:乔治•索尔斯(George Sowers),曾任美国联合发射联盟(ULA)发射服务部副总裁,2017年退休后创办了索尔斯航天咨询公司。

商业航天2.0——大星座时代

1991年,铱星公司的成立拉开了商业航天2.0的序幕。这个伟大的构想是在1980年代末由摩托罗拉的工程师们提出来的,为全球提供卫星移动通讯。最初的铱星星座一共有77颗卫星,这正好和元素周期表中的第77种元素铱的电子数目相等,虽然后来业务卫星数量减少到66颗,分布在11条轨道上,但铱星这个名字还是保留了下来。这个项目后来吸引到洛克希德马丁公司,索尼公司,Sprint等行业巨头们的投资,其中摩托罗拉占大头。铱星星座是人类第一个提出的低轨卫星星座项目,也是少数几个真正得到实施的项目之一。



第一代铱星和它巨大的铝制天线



铝制天线带来的铱闪,晴朗的夜空中时常可见


1997年5月,铱星项目的首批5颗卫星从加州范登堡空军基地由德尔塔2火箭搭载升空。铱星星座的发射是一个国际接力项目,其中俄罗斯质子火箭和中国长征火箭(与现在不同,那时中国发射非本国卫星不受ITAR限制,主页君注)也承担了大量的发射。在1998年12月,铱星系统正式投入运营。作为一个庞大的太空项目,铱星在技术上取得了无可比拟的成功,即使按照今天的标准来看,一个项目从构思到运营,只用了7年,也是难以想象的。遗憾的是,铱星公司在1999年8月便破产了。



当年参与铱星组网发射的长征二号丙火箭


从根本上说,铱星公司的破产是因为无法吸引到足够的用户群体。为了还清70亿美元的投资贷款,铱星公司第一年需要招揽到100万位用户,而事实上,他们所获得的用户数只有不到55000人。后来的事实证明,在铱星公司花费几十亿美元构建星座的同时,像Verison和AT&T这样的移动通讯运营商正在快速搭建地面基站,并用更低的资费和更灵巧的终端吸引到大量的用户群体。相比之下,铱星的通话资费是他们的几倍,铱星手机大而笨重。诚然,您可以在世界任何一个偏远地区的峡谷中使用铱星电话,但是大部分客户并不需要这种服务。



现任铱星老板Matt Desch手持铱星电话(本图摄于2017年12月二代铱星第四次组网发射前



当年,我还在洛克希德打工,也经历了铱星建设的热潮。记得但是洛克希德还专门建立了一座工厂,来应对大量等待总装的铱星卫星。而当铱星泡沫破灭时,洛克希德大约损失了1亿美元。这是一笔巨款,但相比于摩托罗拉数十亿美元的损失,也是微不足道了。


铱星公司的建立也吸引了一大批后来者。1991年,全球星项目Globalstar在劳拉公司和高通公司的合作中产生。在1998年,它发射了第一颗由阿莱尼亚制造的首颗卫星。说来很巧,当时1998年我还去阿莱尼亚工厂考察过。在全球星的生产中,最有意思的是阿莱尼亚极高的卫星生产效率。同样的归宿,全球星公司在2002年申请破产。



全球星星座


说个题外话,当时摩托罗拉公司还有好几个与铱星类似但是更庞大的星座计划。其中,M-star和Celestri项目是最具野心的。记得在1990年代,我还在丹佛的洛克希德总部接待了好几位摩托罗拉的高管。当时我们正在开发宇宙神5项目,因此任何一位潜在的客户,我们都不能忽略,更何况是这么一个几百颗星星座的大客户。我印象很深刻的,当时他们要求我们的发射报价要大幅低于市场均价,这是我们难以接受的。如今,宇宙神5依旧生机勃勃,而摩托罗拉的所有太空野心都早已化为灰烬。(作者个人观点)

也许,90年代最最最具野心的星座项目是空中互联网Teledesic。这是一家与全球主流航空航天企业都没有直接联系的独立公司,但它却有着许多令人生畏的支持者,比如电信巨头Craig McCaw,微软创始人Bill Gates(比尔·盖茨)和沙特王子Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz。Teledesic的概念已经超越了当时主流的卫星通话,而触及到宽带业务——来自空中的互联网。Teledesic星座由840颗卫星构成,这还不包括在轨备份星。我们曾开玩笑说,Teledesic的建设会使得天空变暗,下图正是这个星座计划。1997年7月,Teledesic公司选择波音公司作为卫星制造承包商,打败了我们洛克希德,而波音的工程师们迅速的将这个星座规模调整到288颗卫星。



遮天蔽日的Teledesic星座


有一段时间,我是洛克希德负责处理Teledesic星座发射服务的项目经理,那是我们正式开发宇宙神5项目之前。我们提出的发射方案是大力神火箭的现代化改进版本,即使用瑞士Ruag公司的5米整流罩来包络多星发射,这个方案后来也成了宇宙神5-5XX系列的标准整流罩配备。我也很幸运,当年在Teledesic总部所在地西雅图(译注:X粉很熟悉的地名)搞了好几次公费旅游。



5米整流罩宇宙神5-551构型


发射此类星座的另一个难点在于卫星分离。5米直径的整流罩可以容纳数十颗卫星,由此,我们需要一个巨大的多星分配器。在一次会议PPT上,我把比尔盖茨的头PS到一枚多星分配器上,大家都哈哈大笑。我当时希望,我的这一举动能挽救这个项目(作死)。

之后,我被安排到宇宙神5的开发项目中。由此,我们新成立的ILS(International Launch Services,现在的主营业务是质子)开始向Teledesic推销宇宙神5和质子火箭的发射解决方案。为了降低发射成本,我们继承了之前的预研成果,使用Ruag的5米整流罩搭配固体助推器来组成一种新型号的宇宙神5。最初的宇宙5方案里最多只有4枚助推器捆绑,但是我们团队在设计定型的最后一分钟里把助推器数量增加到了5枚,以提高运载能力,进一步降低发射成本。当时的我们甚至想要把助推器数量增加到6个,但是考虑到此举需要更改发动机舱和线路的设计,只能放弃。当时,我们有一个专门的系统分析小组负责计算这种不对称助推器的配置,并努力让管理层们相信这种配置是完全可靠的。到目前为止,所有助推器数量(1,2,3,4,5个)的宇宙神5都已经首飞成功,但是我承认,即便再观看单助推器宇宙神5发射的时候,也是十分紧张的。



单助推器宇宙神5-421


Teledesic一共筹集到10亿美元的资金,高于预计的9亿美元成本。1998年,踌躇满志的他们正期待着发射第一颗卫星。然而,面对铱星和全球星的倒闭,这种商业模式已经被判了死刑,Teledesic也在随后2002年倒闭。当时,他们已经和ILS签订了第一单发射合同,后来这笔单子在08年发射了Craig McCaw旗下ICO的一颗通讯卫星,算是Teledesic为数不多的遗产之一。

教训3:商业太空公司在面对同行竞争的同时,要注意来自不同维度的竞争对手。比如卫星通讯行业能直接感受到来自地面通讯运营商的强烈冲击。对于惠及普罗大众的通讯服务,地面运营商具备更大的业务灵活性,这使他们在竞争中占据优势地位。卫星通讯往往需要巨大投资,并等到一期项目完全建成之时才能提供通讯服务,而地面基站没有这个限制,他们可以边建造,边服务。

(未完待续)


(来自微信公众号:航天爱好者;全文由放假的FP翻译)


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