维珍银河开启商业航天新模式

转自公号装备参考2019年8月18日

远望智库高级研究员   黄志澄

理查德·布兰森 (Richard Branson)是英国著名企业维珍集团 的创始人兼董事长,它旗下有近200家公司,其中最著名的维珍航空公司和维珍银河公司。从事亚轨道旅游的维珍银河公司虽屡经挫折,但有望不久就可正式投入运营,从而开启了一种商业航天的新模式。
理查德·布兰森是当今世界上最富传奇色彩和个性魅力的亿万富翁之一。他在《维珍创业经——理查德·布兰森如何颠覆传统行业》一书中写道,“勇者当然无法永生,但畏畏缩缩就等于白来世上一遭。”布兰森在博客上写道:“天下成功企业家不会一模一样。实际上,正因每个人具有独特的个性和不同的思考方式,才会获得成功。”他的这些创业理念在创办维珍银河公司的过程中,得到充分体现。
    维珍银河与“太空船1号”得大奖    
众所周知,维珍银河的亚轨道旅游方案来自为“太空船1号”。为加速发展重复使用的太空飞行技术,美国圣路易斯X奖金基金会于1997年设立奖金为一千万美元的“安萨里X奖”,其要求是飞行器在两周或者更短时间内两次飞行至100千米以上的太空。最后赢得奖金的是鳞状复合材料公司研制的“太空船1号”。它的第一次飞行试验是在2004年6月21日于莫哈维沙漠进行的。首先由“白色骑士”载机,在飞抵15千米高空时,释放出自重不到3吨的“太空船1号”。“太空船1号”在其火箭发动机点火后,将速度加至Ma数3左右,然后垂直攀升至约50千米高空。在火箭发动机关闭后,它再 “冲”到约距离地面103千米的太空。它在这个高度停留了数分钟。在这期间驾驶员可体验到了失重的感觉。其失重的过程可一直持续至它返回约60千米的高空后才结束。随后,它开始降落,这时它的机翼后半部和两个尾翼均向上旋转,直至跟船身成直角,以帮助船体减速。当它重新进入低空后,尾翼将旋转回到原来位置,飞行员驾驶着没有任何动力的“太空船1号”滑翔后,可像普通飞机一样降落到莫哈维沙漠。
 
2004年9月29日上午7时左右,载着“太空船1号”的“白色骑士”再次升空。不过,当太空船摆脱“白色骑士”后不久,随即出现了“非常规姿态”,“太空船1号”在穿出大气层边缘时出现了非正常的机身旋转状态。它在上升过程中一连翻转了30多圈,幸而在到火箭的助燃材料耗尽后,航天器恢复了正常。当地时间10月4日早上8点左右,冲击“X”大奖的“太空船1号 ”第三次正式升入太空 后安全降落。
“太空船1号”在技术上实现了航空技术和航天技术的融合。它的显著特点是采用飞机搭载升空和采用固液混合火箭发动机。
“太空船1号”获奖后,英国富豪理查德·布兰森,宣布成立开展太空旅游业务的维珍银河公司(Virgin Galactic),并投资研制“太空船2号”。其设计方案和“太空船1号”类似,但其座舱更为宽敞。它有宽度达半米的舷窗,可提供更好的视野。“太空船2号”的翼展8.2米、长18米、高4.6米,载人舱长3.7米,直径2.3米。它能够承载2名飞行员和6名乘客。“太空船2号”由翼展为34-38米的运输机“白色骑士2号”,携带至15千米高度后空中发射。它在与载机分离后,它的单台固液混合火箭发动机点火,推动飞机进行超声速飞行,最高速度能够达到4000千米/小时。发动机工作70秒后关机,然后依靠惯性可让飞机飞行至150千米高度。
    “太空船2号”艰难前行    

在2014年10月31日12时20分,“太空船2号”由“白色骑士2号”搭载,从莫哈维航空航天港起飞。50分钟后,“太空船2号”与载机分离,此后不久,飞行出现异常,接着“太空船2号”就坠落于航空航天港以北40千米处。事故导致副驾驶员迈克尔·埃尔斯布理(Michael Alsbury)死亡,驾驶员彼得·西博德(Peter Siebold)重伤。

对“太空船2号”事故的初步调查表明,截至事故发生时,“太空船2号”的燃料箱和发动机均完好无损;但发现飞机的再入大气层的羽状减速系统出了问题。这个系统应在上升段飞行速度达到Ma数为1.4时解锁,但现在提早到Ma数为1.0就解锁了,从而由于承受较大的气动载荷导致飞机解体。美国国家运输安全管理局(NTSB)的事故调查表明:副驾驶员在一个错误的时间点上解锁了顺浆装置,由此导致“太空船2号”空中解体。NTSB的官方事故报告进一步阐明,迈克尔·埃尔斯布理的模拟训练,并未恰当地使他能够应对飞行过程中可能遭受的极度颠簸和超重现象。
无疑,这种由载机发射轨道飞机的创新方案,其软肋仍然是它的安全性。在事故发生后的第二天,理查德·布兰森在事故现场发誓要继续前行,但确保安全将是关键。他说:“维珍银河公司的工程师了解其中的风险,我们不会盲目推进。对这场悲剧影响到的人来说,盲目推进就是一种侮辱。我们要从错误中学习,探索如何提高安全性和性能,然后才能再一起向前。”
2016年2月19日,维珍银河公司揭开了其新版“太空船2号”的面纱。英国著名物理学家霍金 ,将这艘新的太空船命名为“维珍太空船联合体(VSS Unity)”。2016年9月8日这艘全新的太空船完成了首飞。在这次测试过程中,太空船全程都挂载于母船“白骑士2号”上,没有脱离单独飞行。在此次测试中,“白骑士2号”就相当于一个飞行的风洞,对太空船进行了真实的气流测试,并在飞行至15公里高度时,在极寒条件下对“太空船2号”的性能进行了测试。测试飞行由4名飞行员完成,2人操控、载机,另外2人位于太空船上。2018年12月14日 “太空船二号”进行了第一次真实飞行试验,搭载两名乘客冲到82.7公里的高度,跨入了太空的门槛。2019年2月3日,再次进行了飞行试验,搭载三名乘客冲到89.9公里的高度。
目前,公司的运营地点已从莫哈维沙漠迁至新墨西哥州的美洲航天港。在2019年8月中旬举行的一场媒体活动上,公司展示了美洲航天港大楼的内部情况,并展现了其开展飞行操作的能力。8月12日,名为“VMS伊夫号” 的载机在空中飞行了一个多小时,从加州莫哈维沙漠飞到美洲航天港,模拟了实际投放“太空船二号”时的飞行剖面。
   
    商业航天投资的新途径    
2019年7月9日,维珍银河公司宣布,将与2017年在纽交所上市的特殊目的收购公司(Social Capital Hedosophia Holdings,SCH)合并。这项交易预计在2019年下半年完成,届时维珍银河将借由SCH实现上市,成为迄今为止全球第一家、也是唯一的一家公开上市的人类太空旅游公司,即“太空旅游第一股”。
美国在过去的几年里,数十亿美元的资金流入了商业航天企业业。其中的大部分资金为SpaceX和OneWeb发起的多轮融资,以及杰夫•贝佐斯(Jeff Bezos)每年向Blue Origin注资的10亿美元。不过,规模较小的运载火箭、卫星系统和相关应用的公司,也筹集了数千万至数亿美元的资金。其中一些投资,比如贝佐斯的投资,没有立即获得回报的意图。然而,传统的风险投资公司有一种更短期的心态:他们预计,通过收购公开发行的股票,让他们的投资将在数年内获得回报。但是在商业航天企业中,这样的“出口”非常少。一个例子是谷歌在5年前以大约5亿美元的价格,收购了商业遥感初创企业Skybox Imaging。此外,很少有收购初创企业、给投资者带来积极回报的例子。这就是维珍银河的这次交易吸引如此多关注的原因之一。
据《华尔街日报》统计,自2004年成立以来,维珍银河共融资超10亿美元,但绝大部分来自创始人布兰森。SCH是一种投资基金,允许公

共股票市场投资者参与私募股权交易。  
根据上述协议规定,SCH将投资约8亿美元换取维珍银河49%的股权,并成为维珍银河借此上市的“壳资源”。其中,SCH的创始人、前Facebook高管马斯·帕利哈皮蒂亚(Chamath Palihapitiya)将个人投资1亿美元,并成为上市后的新维珍银河董事长。前NASA航天飞机项目主管,维珍银河现任CEO 乔治•怀特赛德斯(George Whitesides)将保留原职。实现上市后,维珍银河的初始企业价值约为15亿美元。公司预计,到2023年时太空旅行的商业运营的规模将扩大。目前已有来自60个国家的600多人缴纳了总计近8000万美元押金来预定座位,还有2500人要求报名“占座”。维珍银河表示,上市后的融资将帮助该公司进入商业运营并可能用于制造新的载机和研制使用液体火箭的太空船。乔治•怀特赛德斯表示:“我们相信,这将为我们提供财务上的灵活性,以建立一个蓬勃发展的商业服务,并为未来进行适当的投资。”
所有这些是否都能让这笔交易成为一笔好交易,或成为其他公司的榜样?在太空前沿基金会(Space Frontier Foundation)于7月17日召开的2019年“新航天”大会上,也有投资者对这一模式能否适用于其他商业航天项目,表示了怀疑。无处不在风投公司(Ubiquity Ventures)创始人和合伙人苏尼尔•纳加拉吉(Sunil Nagaraj)表示:“从融资的角度看,你可以选择在什么时候、以什么方式筹集资金。”“我认为,他们将获得注资,这很棒。”其他与会者却没有站出来为这笔交易辩护。 
有人预计,小型运载火箭等部分商业航天领域,将面临普遍预期的整合,此时交易将会有所增加。TenX风投公司创始人和合伙人彼得•麦克考尔(Peter McCullagh)说:“当人们的钱用完了,客户却没有他们想象的那样多的时候,或者市场并不像他们最初想象的那样,那么将会发生合并,将会有更多的整合。”但是,即使没有出口,资金仍然会源源不断地流向航天创业公司。
有人认为,风投公司之所以会进行投资,是因为他们担心错失下一个重大机遇。半球创投(Hemisphere Ventures)创始人兼合伙人丽莎•里奇(Lisa Rich)表示:“可能有一种‘害怕错过’的感觉,硅谷希望赶上太空投资潮。”她表示,埃隆•马斯克(Elon Musk)与SpaceX的成功,让硅谷投资者开始寻找下一个重大的太空机遇。他们开始说,“那里有东西,我需要参与其中。”但这些投资者很快就会想知道,在航天初创企业中,实际上有多大的效益。苏尼尔•纳加拉吉说:“我们经历了五年的辉煌时期,但是现在需要取得成果了。”
    结束语    
分析指出,维珍银河最大竞争对手是亚马逊创始人贝索斯于2000年创办的蓝色起源(Blue Origin),以及马斯克于2002年创办的Space X公司。贝索斯正争取到2024年将人类送上月球,马斯克旗下公司虽然较少涉足太空旅游,但马斯克曾表示,如果人们付钱用Crew Dragon飞船上太空,那将“相当酷”。
与上述两家公司相比,维珍银河是一家可能最早投入运营的太空旅游公司。它的成功将开启商业航天,继发展商业运载火箭、商业卫星及其应用之后的一种新模式。布兰森近日表示,太空旅游领域“市场巨大”。他认为现在的太空旅游市场,跟民用航空业发展的早期阶段很像,当时跨大西洋航班的成本也高达数十万美元。预计十年后,太空旅游的价格会比商用航空价格的降幅还要快。目前,维珍银河的太空船的票价约为25万美元。瑞银UBS曾在今年3月预估,太空旅游将在十年后成为一个30亿美元的市场。
理查德·布兰森的创业,从维珍航空到维珍银河,开创了一条从航空到航天,航空技术和航天技术相融合的发展道路,走得非常艰辛,但十分值得。它的成功必将开拓越走越广的人类太空旅游之路,也必将奠定地球高超音速(hypersonic)航空旅行的基石。