从星链计划看低轨道卫星商机（2）

Elon Musk的核心商业理念着重在：「垂直整合」（Vertical Integration）、降低营运成本、持续改良，将这套核心商业理念应用到太空事业，就不难理解为什麽SpaceX会从开发液态火箭引擎起步。

火箭发射

发展太空事业的三大重点就是：LV、LV、LV – LV就是「火箭发射器」（Launch Vehicle；LV） 。没有「火箭发射器」（LV），设计再好的卫星都无法进入太空轨道；如果委托火箭发射营运商代为发射，卫星的总营运成本（Total Cost）就无法降低，难以具备市场竞争力。

Musk看明白这一点，亚马逊（Amazon）创始人Jeff Bezos也明白这一点，所以Musk的SpaceX与Bezos的Blue Origin，都从开发自家使用的液态火箭引擎起步。

在SpaceX与Blue Origin成功开发出火箭前，世界上的火箭多半是倾国家之力开发，例如国内的长征火箭（注一）、法国的亚利安（Ariane）火箭（注二）、以及俄国的联合号（Soyuz）火箭（注三）。

火箭引擎

Musk要创造出「价格负担得起」（affordable）的火箭，就必须降低成本 – 非必要的零组件不使用军规，尽可能采用现成的商规成品，再加上模块化的软件，可重复使用的硬件（即火箭回收），从而建立起一套「垂直整合」（Vertical Integration）的创新商业模式。

SpaceX发展的第一枚火箭Falcon 1是两节的单引擎液态火箭，总共投资将近一亿美元；经历三次发射失败，SpaceX几乎破产，终于在第四次才发射成功。

Falcon火箭的灵魂就是SpaceX自行开发的液态火箭引擎Merlin，使用的燃料是从煤油精炼出来的RP1喷射机燃油，氧化剂则是低温液态氧。Merlin 液态火箭引擎经不断地改良，现在已经进入第四代。

为求增加火箭总体运载能力，SpaceX开发出「猎鹰九号」（Falcon 9）– 「9」代表Falcon 9的第一节推进火箭（Booster）有9具Merlin液态火箭引擎，第二节火箭仅使用Merlin单引擎；这十具火箭引擎由三组独立又互相监控的电脑系统控制，达到三重安全保障。Falcon 9 的起飞推力，大约等于12架波音787客机的推力总和。
 

SpaceX应用「垂直起降技术」（Vertical Take Off and Landing；VTOL），成为火箭VTOL回收的始祖，第一节火箭在海拔100公里左右脱离，它会自动返航降落在指定的陆地定点、或是外海的无人平台上；第二节火箭回收不符合经济效益，因为第二节火箭的分离速度约为第一节火箭的4倍，而且离开发射点已经很遥远。

按照据Musk的说法，Falcon 9 的大部分组件可重复使用100次，目前火箭回收已超过十数次，这种纪录在十多年前是难以想像的。

火箭与卫星

第一代（v1 、v1.5）Starlink卫星的重量约为250公斤，每颗卫星造价25万美元，由SpaceX「猎鹰9号」自行发射、分批次运送到440公里高度的低轨道上，连同发射费用每颗衞星总成本约60万美元。

第二代Starlink卫星在2022年中就已经出现，卫星本体长度为7米，重量1,250公斤为第一代的5倍重。第二代的设计规格考虑到SpaceX新的发射系统「星舰号」（Starship）直径为9米，长度7米的衞星刚好可以躺平、叠放在舱内的衞星发射架上，Starship前端有一窗口，可以把卫星像提款卡一样、一片一片的推入轨道（参见下图）。
 

Starlink卫星发射超过3,000颗（计划发射42,000颗），卫星设计就已经从第一代进入第二代，重量从250公斤增加5倍，发射系统从Falcon 9改为Starship（为登陆火星设计）– 这一切举措都非常符合Musk「持续改良」的核心商业理念。

福卫五号

台湾的「福衞五号卫星」在2017年8月25日就是搭乘Falcon 9火箭，从美国加州范登堡空军基地升空，进入720公里高度的「太阳同步轨道」（Sun Synchronous Orbit），相较于「地球同步轨道」（GSO）的高度约为36,000 公里。 

台湾国家太空中心（NSPO）利用「福衞五号卫星」为发展平台（注四），与国内产业界及研究单位合作发展遥测卫星关键元件，包括指令与数据管理单元（CDMU）、电力控制与分配单元（PCDU）、飞行软件（Flight Software）、遥测酬载电子单元（RSI EU）、CMOS型聚焦面组合（CMOS Type FPA）等五项。

下一篇会继续介绍「星链计划」（Starlink）现况（注五），包括2022年推出的第二代Starlink卫星及所衍生的商机。

注一：长征系列运载火箭（维基百科） 

注二：亚利安火箭（维基百科）

注三：联合系列运载火箭（维基百科）

注四：福尔摩沙卫星五号

注五：「星链计划」（Starlink）现况

Starship将第二代Starlink衞星从发射架上一片一片取出。