重返太空，“普通人”也能做太空梦？
这些先行者们相信，人类不会被永远禁锢在地球上。
作者｜邢逸帆
邮箱｜[email protected]
本文为人民数字TMT与品玩联合出品
有很长一段时间，人们似乎很少再提起重返月球，提起太空和宇宙。
但对于那些曾经在1969年7月21日向月亮投去一望，并因联想到此时此刻正有人在那儿行走而感到震撼的人来说，他们认知中可触及的世界已经和从前完全不同了。虽然从表面上来看，登月对人的日常生活没有造成任何影响，然而登月的印记却早已留在人类的文化基因里。
大量关于太空的影视艺术作品在此后纷纷涌现。科幻作家刘慈欣回忆登月，说到，“对我来说，人类历史是分两部分的，一部分是登月以前，一部分是登月以后。”歌手大卫·鲍伊在《Space Oddity》里写，“今天的星星看起来很特别。”对艺术家、对公众来说，人和宇宙间的距离一下子缩短了，人心目中宇宙的尺度被大大拓宽，人类不再受重力束缚。
《2001太空漫游》
随着美苏登月竞赛的落幕，我们对宇宙的第一次探索热潮也一度平息。阿波罗项目结束后的四十年间，人类发射的其他载人航天器再也没有离开过地球轨道。
如今，当“登月”和“太空探索”重新成为人类的新野望的时候，太空探索的技术和资本正在中国慢慢成熟，走出“国家队”和民营商业航天并举的新模式。
01.从“国家队”手里接棒
2003年，中国实施“双星计划”，第一次自主实施对太阳活动和地球磁层的探索活动；2015年，中国第一颗暗物质粒子探测卫星“悟空”升空，这也是现今观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子空间望远镜；2016年，全球第一颗量子科学实验卫星“墨子号”发射，首先成功实现两个光子的远距离量子纠缠；2018年，“张衡一号”电磁监测实验卫星升空，对全球地震磁场进行监测，以此提前预测地震的发生；2019年，“嫦娥四号”完成世界首次月背登陆，人类第一次看到月球背面是什么样子。
过去的二十年里，中国已经成为国际航天领域不能忽视的力量，跃升为具备尖端科研能力和稳定发射能力的航天大国。
中国各阶段探空发展史，图源：“China’s roadmap for planetary exploration”，Nature Astronomy 2.5 (2018)
在航天“国家队”稳步前进的同时，国内的航天产业也正在面向更多的“新冒险家们”放开自己的潜力。
2014年，国务院印发《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》，第一次将卫星互联网纳入“新基建”，明确鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设，鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星。自此，商业航天的政策门槛不断降低，越来越多的冒险家开始向太空发起挑战。
身为最早的一批挑战者之一，九天微星创始人谢涛的造星之路并不好走。谢涛毕业于北京理工大学，曾参与嫦娥一号等国家项目，2015年，谢涛成立九天微星，开始着手自主设计发射卫星，然而直到三年后，九天微星才第一次发射了首颗验证星。
“之前几乎没有人相信创业团队能自己做卫星，”九天微星联合创始人彭媛媛告诉人民数字TMT/PingWest品玩，“成功发射的那个凌晨，在酒泉卫星发射基地，团队里的大老爷们儿都哭了。”
九天微星“瓢虫一号”在轨效果图
天仪研究院创始人杨峰有着类似的艰辛回忆。从北京航空航天大学毕业后，他和很多校友一样，进了“所里”工作。2016年1月，杨峰成立了天仪研究院，专注于研制面向科研市场的微小卫星与载荷，为科学家、科研院所提供短周期、低成本、一站式的空间科学实验和技术验证服务。
然而从“所里”出走的杨峰一开始并不被看好。2016年，杨峰受邀参加了一场媒体组织的演讲分享，看到现场有一个高科技分会场，他就一头冲了进去。没想到冲进去之后工作人员告诉他，他的演讲不在高科技分会场，而在隔壁“白日梦”分会场。
“开头难”是很多商业航天冒险家们共同的感受。发射卫星不是商业模式创新，也不能贩卖概念，而是需要实实在在的设计能力和发射能力，技术门槛是商业航天的难度所在，也是商业航天公司创始人多由科班出身的原因之一。
另一个是问题是烧钱。
“创业早期风险很大，试错成本非常高，好不容易融到一笔天使轮，发一颗试验卫星就把这些钱全花掉了。”谢涛在接受采访时说到。
对于商业航天公司来说，活下去的第一步就是降低成本。以技术和商业模式成熟的商业航天公司 Oneweb 为例，Oneweb 单颗卫星制造成本为 67.5 万美元，每颗卫星重 130 千克。Oneweb 计划打造的“星座(constellation)”卫星互联网络包括超过 650 颗卫星，制造成本高达 4.38 亿美元，发射成本 4.22 亿美元。即使是目前最便宜的 SpaceX，每公斤载荷的发射成本也高达 5000 美元。
SpaceX 火箭
为了缩减成本，杨峰曾经做过很多尝试。
从太空中回传图像是卫星常见的任务之一，然而卫星搭载的摄像头造价动辄十几万，对于经费有限的客户来说，造价还是过高了。为了缩减经费，杨峰抛弃了高贵的解决方案，在网上买了一个 43 元的摄像头放上了卫星。
43 元的摄像头完美地拍出了离轨帆的展开状态，达到了这次任务的要求。
天仪研究院潇湘一号08星搭载的手机摄像头从太空中拍到的地球表面
便宜的摄像头也可以完成简单拍摄任务，杨峰得出的这一结论对于某些科研任务来说同样具有实际意义。
“我们还收到了很多科学家的反馈。他们表示，虽然图片分辨率不高，但单幅影像的覆盖范围足够大。如果有大量的在轨同类相机，多角度、多分辨率、多模式、高频次的获取地球影像，并进行万亿像素地球影像的拼图，合成地球全景影像，将对他们进行科学研究起到一定的帮助。”杨峰表示，这说明发射卫星的成本，仍然有很多降低余地。
目前国内低轨微小卫星的制造成本普遍超过 3000 万人民币，“相比过去以亿为单位讨论价格，成本已经下降了很多。”杨峰说。
天仪微重力化工实验卫星“陈家镛一号”
在谢涛看来，商业航天入场，解决的是航天市场的供需问题。“国家航天往往从事一些长周期、回报慢、资金投入大、需要发挥举国体制优势，同时对人类发展进步很有意义的项目，比如载人航天、嫦娥探月工程、空间站建设、火星探测等，”谢涛对人民数字TMT/PingWest品玩表示，“而民营公司则重点发挥迭代速度快、机制灵活的优势，耕耘在与产业结合的项目里，方便实现商业价值。”
政策门槛降低后，商业航天公司和国家队一定程度上形成了良性的合作关系。依托充足的人才资源和经费，国家航天开发的世界领先技术可由商业公司采买，而拥有更多的实践机会和更快的迭代速度，商业航天公司也会向体制内输送比较成熟的元器件。
如今，曾经被看作“白日梦”的天仪研究院已经执行了十次太空任务，成功发射微小科研卫星 18 颗，而被认为短时间内不可能盈利的九天微星，也于2019年交出了近 1 亿元营收的好成绩。
02.我们的星星
对于人类来说，走向太空几乎是一种必然。这不仅是出于对未知的好奇，也是为了地球上更好的生活。 除了拓宽知识的疆界，卫星的另一大任务是建立起全球的互联网、物联网。地球人类聚居区域面积仅占地球总面积的 12%，有大量不适宜建设地面通信基站的荒地，偏远、分散地区的通信极不稳定，国际电信联盟（ITU）最新报告显示，目前全球 49% 的人仍未连入互联网。在自然灾害面前，地面基站也很容易被破坏，在最急需通信的时候往往响应不及时。 而如果将卫星基站大量部署在太空中，交织成通信网，就可以实现不受地形限制的全球通信。
卫星通信示意图
卫星互联网的另一大优势，是通过低轨卫星将信息传输延迟降低，把定位精度从 10~15 米提高到厘米级别，为物联网及自动驾驶提供网络基础设施。
然而在谢涛看来，中国的民营商业航天目前还处于早期发展阶段，要想达到“成熟形态”，还有很长的路要走。
“美国的商业航天发展较为成熟，商业力量已完成从火箭发射、卫星互联网、载人航天（太空旅游）的多种探索，接下来还将发力于小行星采矿和星际移民等环节，”谢涛对人民数字TMT/PingWest品玩表示，“从发展时间上看，中美商业航天存在至少 10-15 年的差距；从产业上看，美国的商业航天产业链覆盖火箭发射、卫星互联网、载人航天、小行星采矿、星际移民等领域，链条完整，且各个方向上都有公司布局，前三个方向已取得突破性进展，后两个方向上也呈现出更明显的优势。”
图源：Project Space Track/US air Force/Data as of November 2018
但这不意味着我们不能利用后发优势，在吸取美国经验的基础上，充分论证和探索符合自己的发展道路。SpaceX 从 2002 年成立到跻身全球领先商业发射服务提供商耗费了 18 年，而在将卫星互联网纳入“新基建”之后，中国2018年的近地轨道发射次数已经超越了美国，成为世界第一。
新一代中国航天人，已经默默接下了拓宽人类边境、开发宇宙资源的接力棒。
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