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2022年9月20日

太空領域新時代:花旗《全球視野與解決方案》(GPS)報告

2022年9月20日
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隨著成本的下降和私營機構參與程度的提高,外太空行業在未來幾年甚至數十年可能越來越具有影響力。


長期以來,太空一直被視為人類最後的邊緣。

但是,如果這個邊緣慢慢離我們的地球越來越近,開闢出包括礦產開採、太空物流、衛星收集太陽能、太空旅行(甚至是火星殖民)等在內的誘人前景,那會怎樣?

這些都並非天方夜譚(也許火星殖民依然還不太現實)。

正如近期花旗GPS報告的作者所生動敘述的那樣,多種因素的共同作用使得此類活動在商業上逐漸更具可行性。

其中最主要的原因是衛星發射成本降低,與美國國家航空暨太空總署(NASA) 1981年發射第一架太空穿梭機時相比,現在的發射成本已降低約30倍。

GPS報告的作者測算,到2040年或之前,太空領域有望成為一個萬億美元的產業,相比之下,2020年該領域規模約為3,700億美元,同期復合年增長率將達到5%。這一增長的推動因素包括衛星行業的整體發展、政府太空預算的增加以及新應用和新行業的激增。後文將進一步討論這一點。

私營機構成本驅動

在火箭和運載火箭的可重複使用性方面,太空探索技術公司(SpaceX)走在了前列,現已成為太空經濟領域的行業變革者。當SpaceX公司在2010年推出獵鷹9號(Falcon 9)時,成本壓力感覺已明顯開始減輕,時隔8年之後,該公司再次推出獵鷹重型運載火箭(Falcon Heavy)。

花旗GPS報告的作者測算,在可重複使用性提高、規模化擴大、投入成本降低和成本效益改善的生產工藝的推動下,目前每公斤1,500美元(1,500美元/公斤)的發射成本,到2040年或之前可能會下降約95%至100美元/公斤。 

在花旗最佳情境預測下,受材料和營運成本降低以及燃料效率革命的推動,2040年的發射成本可能進一步降至每公斤33美元左右。

而在最差情境預測下,假設到2040年或之前,火箭仍然只能重複使用10次左右,發射成本估計約為300美元/公斤。

材料差異

材料成本將有所降低。鋼鐵、碳複合材料和3D打印等材料將進一步降低火箭製造成本。數十年來,帶有煤油燃料發動機的鋁-鈦(Alu-Ti)火箭一直是市場標準,

但目前的新進入者正在使用不銹鋼、碳複合材料和液態甲烷燃料等材料,以推動可重複使用性和經濟可負擔性的更好結合。鋼的價格比鋁-鈦合金便宜60%-70%,比碳複合材料便宜95%,從而能夠降低火箭發射載具的初步生產成本。

燃料選擇範圍更廣。長期以來,甲烷火箭燃料一直被認為是運載火箭的「中間地帶」燃料——它不像煤油那樣容易使用,也不像氫氣那樣高能。但行業領先者越來越多地考慮將甲烷作為煤油的替代品,主要考慮到:甲烷能量密度高,能夠比煤油產生更大的推力;燃燒更清潔,允許發動機在不翻新的情況下重複使用。

從「太空即服務」到小行星開採

那麼,這些發展會帶來哪些新的應用?

衛星市場目前在太空領域所佔份額超過70%,預計將繼續成為主要增長焦點。

但是,該領域預計將經歷範式轉變,從視頻廣播等傳統應用轉向更廣泛的應用(例如消費寬頻;流動性;衛星大數據;在解決溫室氣體排放(GHG)、森林砍伐和生物多樣性喪失等問題方面的日益增長的應用),其中某些領域甚至將演變成一種「太空即服務」的商業模式。

例如在幫助國家\地區和企業實現聯合國的眾多可持續發展目標(特別是監測溫室氣體排放量、森林砍伐和生物多樣性)方面,衛星圖像和更出色的大數據分析工具將至關重要。

然而,最快的增長速度預計將出現在新的太空應用和行業,如太空太陽能、太空物流以及月球和小行星採礦。花旗GPS報告的作者認為,到2040年或之前,這些領域可能產生1,000億美元左右的年銷售額。

通過低地球軌道飛行的貨運火箭將有望滿足遠距離超高速運輸的需求。隨著太空旅遊的日益廣泛和普及,商務乘客對於城際火箭旅行舒適性的滿意程度也將提高。

採礦方面,據NASA估計,小行星帶中的小行星擁有的礦物價值可為地球上60億人口提供人均超過1,000億美元的財富。花旗GPS報告的作者認為,到2040年或之前,月球採礦可能產生約120億美元的年銷售額。

歷經上述發展,我們這代人正在迎來一個全新的太空時代,這是一個影響深遠、包容廣泛和更具顛覆性的時代。

雖然上一次太空競賽是由冷戰超級大國推動形成的,但新的太空時代看上去大不相同——私營公司更多,滲入其它行業更廣泛,顛覆性更強,改變我們日常生活的潛力巨大。

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