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独家:美国投资公司分析可重复使用猎鹰-9的经济性

时间:2016年06月06日 信息来源:中国太空网 点击: 【字体:

(中国太空网讯)如今,美国太空探索技术公司(SpaceX)似乎已经接近于研制出航天飞机之后的世界上第一种可重复使用火箭的边缘了,投资人和竞争对手们正在积极评估这个商业案例。

可重复使用火箭的挑战在于低价翻新,因为其着陆之前,经受了大气压力的猛烈冲击。伊隆•马斯克在猎鹰-9(Falcon-9)第一级海上回收成功后表示,“这的确是实质性问题。”火箭第一级已经运回岸上,将在2016年内接受反复点火试车,以确认其是否适合于再次使用。

马斯克在发射之后的新闻简报中说:“能否重复使用,对于运载火箭来说,如同其他运输工具(如飞机、汽车和自行车)一样重要。”

曾为航天飞机服务的美国航空航天局(NASA)退休工程师们也曾经赞同上述观点。“航天飞机主发动机是可重复使用的,”负责NASA探索系统发展的前副局长丹•顿巴彻说,“我们设法让它能飞行55次。但需要考察一下我们花了多长时间、多少钱才做到这一点,就不难发现我们并非在每个部分上都取得了完全的成功。”

SpaceX公司并不发表财报,外部研究者只能根据该公司发布声明的零星信息拼凑起来分析。2016年4月,SpaceX公司总裁格维恩•肖特维尔说,通过重复使用第一级,该公司可以节省30%的成本。如果这能给用户带来30%的降价,会使猎鹰-9的发射费用从今天的6120万美元降低到4280万美元。

SpaceX公司最大的客户SES公司已经反复表示,如果发射服务单价接近3000万美元,他们愿意成为可重复使用火箭的第一个用户,至少是首次飞行的用户。SES公司对火箭重复使用的兴趣引发了投资银行对其成本的分析评估,其中最新的一份分析报告来自杰富瑞投资国际公司(Jefferies International LLC.)。报告中透露,猎鹰-9每次6120万美元发射费用中获得的毛利率是40%,发射前成本是3670万美元,这其中包括加注的燃料和火箭发射成本。具体计算结果见表1。

1  猎鹰-9发射费用分析(假设节省的费用中有50%让利给用户)

参数

计算公式

猎鹰-9

“猎鹰重型”

单价/百万美元

A

61.2

90.0

当前毛利率(估值)(%

B

40

40

成本/百万美元

1B=C

36.7

54.0

第一级成本占比(%

D

75

75

第一级成本

C×D=E

27.5

40.5

其他成本

CE=F

9.2

13.5

重复使用次数

G

15

15

第一级理论成本

E/G=H

1.8

2.7

理论成本

HF=I

11.0

16.2

第一级节省费用/百万美元

CI=J

25.7

37.8

节省的费用向用户让利比例(%

K

50

50

理论价格

A-(J×K

48.3

71.1

发射价格降幅(%


21.0

21.0

不重复使用毛利率(%


40

40

重复使用毛利率(%


77

77

不重复使用毛利


24.5

36.0

重复使用毛利


37.3

54.9

注:表中的数据有不同来源,当前毛利率和重复使用次数是杰富瑞投资国际公司的估值,第一级火箭成本占比数据是SpaceX公司自行公布的。

马斯克曾经说,第一级占整个火箭成本的75%。如果40%的毛利率是准确的,那么第一级的成本是2750万美元。马斯克还说,第一级发动机可以重复使用几十次,杰富瑞投资国际公司的分析是按重复使用15次来计算的。如果SpaceX公司把所节省费用的50%让利给用户,那么就能把火箭的单次发射费用降低21%,达到4830万美元。如果SpaceX公司把所有节省下来的费用让利给用户,那么其单次发射费用可以降低40%,达到3700万美元。

报告中说:“若要把可重复使用火箭转化成真正成本降低的火箭,肯定会有后续的开支挑战,其中包括由于担心失败而产生的保险问题,翻新周转费用,存放大量重复使用第一级的存储费用等。但发展方向是清晰的。”

马斯克说,猎鹰-9每次发射使用的燃料成本为20万~30万美元。由于回收第一级需要预留一些燃料,使火箭的质量有所增加,并降低了总体性能。因为携带用于返回的燃料缩减了有效载荷的发射质量,这是一次性使用火箭无需付出的代价。不过马斯克所强调的不是降低发射质量的性能代价,而是燃料价格,燃料价格对重复使用的总体经济性并无显著影响。

SpaceX公司还没有说明,重复使用火箭每年要发射多少次才具有商业意义,但这是关键问题。

SpaceX公司通过在猎鹰-9火箭设计中使用相同的、经过验证的发动机,实现了规模经济——在第一级使用9台,第二级使用1台——或许可以把翻新的发动机与新发动机混合使用来降低其风险。混用的数量取决于这些第一级重复使用的次数,以及SpaceX公司能否给出一个合理的年发射次数假设。该公司还没有公开发布可以接受的最低发射频率。

SpaceX公司的主要竞争对手欧洲阿里安空间公司(Arianespace)认为,任何打算重复使用“阿里安”(Ariane)火箭的想法都是死路。实际上,这对欧洲是双重打击,一是重复使用“阿里安”火箭并不经济,二是重复使用又会使SpaceX公司在全球商业发射市场上变得更加咄咄逼人。

阿里安空间公司总裁斯蒂芬•伊斯拉尔在2016年4月23日于圭亚那航天中心发布新闻简报,称欧洲发射服务商只能猜测SpaceX公司需要花多少钱才能翻新猎鹰-9的第一级。他说,欧洲对火箭可重复使用性的评估已经得出的结论是,如果考察全部成本收益,一种部分可重复使用的火箭必须每年发射35~40次才能维持一个成规模的批生产设施。阿里安-6火箭计划在2020年发射,预计到2023年实现每年12次发射。这个发射频率将随着商业市场的发展而提高,其中有7次将用于商业发射,每次携带2颗卫星,另外5次为欧洲政府用户发射。

伊斯拉尔再次强调,即使第一级火箭可以回收并以合理费效比的方式翻新重复使用,其为了达到成本节省的最大化,进而带来用户发射价格的降低,那么所需要的发射率也必然超过欧洲所能达到的每年12次水平。目前只有美国和中国政府能够达到这样的有效年发射率,但即使这些国家的政府市场也不足以成为商业案例。

这意味着任何打算引入可重复使用技术的发射服务商,将有极大的积极性到国内市场之外去寻找商机。

(作者:俞盈帆 编译)
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