劳拉劳拉,你还行不行

2019-05-25 03:06迟惑
太空探索 2019年5期
关键词:高通量通信卫星颗卫星

文/迟惑

▲劳拉制造的卫讯一号卫星开创了新时代,也给自己带来了麻烦

2019年3月1日,美国马克萨尔公司宣布,考虑到公司在2018年亏损达到12.6亿美元,决定解雇250名员工。这则消息让人百感交集。马克萨尔公司的卫星制造部门,就是著名的劳拉空间系统公司,是西方最先进的商业通信卫星制造商之一。然而它最近几年陷入了严重的经营困难,前途暗淡。

回顾劳拉公司的历史,它在数十年的经营中制造了多少卫星呢?劳拉公司此前并不热衷于宣传自己的成就,但与MDA公司合并之后,宣传风格为之一变,在网站上公布了所有曾经制造和发射的卫星——包括发射失败的——不过,统计中还列入了一些合并前由MDA公司制造的卫星,让统计工作颇有混乱的感觉。如果只统计静止轨道(GEO)卫星,那么劳拉是在1966年第一次拿到卫星制造合同的,为美国军方制造天网-1A通信卫星,在1969年发射。迄今为止,劳拉总共拿到了186颗卫星的合同,其中有7颗正在制造或等待发射。另外179颗卫星中有9颗在发射时失败,其他都进入轨道服役。作为一家卫星制造商,这个数字是相当亮眼的。

这样的制造商,为什么居然会走到混不下去的程度呢?其实这很大程度上是劳拉自己引发的。

萎缩的市场

▲波音等其他美国企业还有空间站、运载火箭等宇航任务,通信卫星市场萎缩带来的冲击有限

劳拉善于制造地球静止轨道通信卫星,但这个市场近年来急剧萎缩。传统上,每年全球卫星运营商总计要订购20多颗卫星。但是在2018年全年,订单只有8颗,下跌了一半都不止。这其中还有两颗不是传统的大型卫星,而是比较小的型号。其中国际通信卫星公司订购的银河-30号合同被轨道科学·ATK公司(现在是诺斯罗普格鲁曼的一部分)夺得,采用2吨平台制造;还有一颗叫做填隙卫星一号的合同,被新兴制造商“陆地轨道”夺得,这颗卫星更小,只有几百千克。劳拉公司原本在2018年的成绩还算不错,取得了3颗卫星的合同。欧洲空客公司夺得两颗,泰雷斯-阿莱尼亚公司夺得一颗,都是欧洲通信卫星公司的订货。

实际上,2012~2017年,地球静止轨道通信卫星的订货量一直在下降。在此之前,劳拉每年都能拿到6颗左右的订单,2009年甚至拿到了8颗。3颗卫星的合同自然比不上6~8颗卫星合同在手的岁月。然而到了10月,一个晴天霹雳打在劳拉公司头上,以色列空间通信公司取消了AMOS-8卫星的合同。这样,全球全年的大型卫星合同只剩下了5颗,劳拉公司手里只有两颗。

取消AMOS-8卫星的原因并不是因为空间通信公司经营困难,而是以色列国内的异议。以色列飞机工业公司IAI本身具备制造地球观测卫星的能力,2018年在发射台上被炸毁的AMOS-6卫星也是IAI制造的。以色列舆论希望能够实现国星国造,到底是1.12亿美元的生意,放在国内可以养活不少以色列工程师。而且以色列政府还打算为此提供一些财政支持。但对劳拉来说,这就是屋漏又逢天下雨。

其实,劳拉在美国卫星制造商当中还算表现不错的。洛·马和波音一颗商业卫星的合同都没有拿到。但是洛·马手里有大把军用卫星订单,生产线根本忙不过来。波音不但推出了更便宜的全电推进卫星平台,还收购了制造小卫星的“千年航天”公司,已经走上了转型的道路。业务单一的劳拉真是麻烦大了。

一赔两年

造成通信卫星订货量大幅度下降的重要因素之一,就是高通量卫星的出现。所谓高通量卫星,就是用大量非常狭窄的波束覆盖某个业务区域,每个相邻波束都采用不同的频率以防干扰,但是不相邻的波束可以采用相同频率。从前,通信卫星不能实现这样狭窄的波束,只能把同样多的频率形成一个大的波束,覆盖广大区域内的用户。这样,具体到每个用户,实际能享受到的频率资源就大幅度增加了。做一个简单的计算:

▲劳拉还参加了NASA提出的空间站循环使用项目建议,但还没有落实成合同

假如一颗卫星拥有1G赫兹的频率资源,面向1000个平均分布的用户。如果采用传统技术,平均每人只能享受到1M赫兹的频率资源。但是在高通量技术下,假设这颗卫星能够形成50个波束,按照四色图模式,那么每个波束可以使用大约250M赫兹的频率。而每个波束下有20个用户,每个用户就可以享受到12.5M赫兹的频率资源,信息吞吐量要比传统模式高得多。当然,实际情况要比我们的计算复杂得多。

这样的进步对于运营商来说当然是福音。他们可以用更少的卫星来满足更多用户的需求,节省了大量的发射费用。少发射一次,就可以节省6000万到8000万美元。如果用一颗高通量卫星来替代5颗传统卫星,就可以节省3亿到4亿美元的发射费用。但这种事对于发射服务商和卫星制造商来说,都未必是好事。需求降低了,营业收入就减少了。

当然,卫星制造商们所看到的并不完全是需求降低。高通量卫星的技术更加复杂,因此采购费也更高,能多少弥补一下采购量降低所带来的损失。比如2017年,劳拉公司夺得了“朱比特-3”卫星的合同,价值4亿美元,是传统广播电视卫星的三倍。不过这种事情并不常见。劳拉这几年拿到的卫星合同当中,没有多少是高通量的,而且劳拉在后期拿到的高通量合同并不多。其中的缘故,竟然是因为劳拉自己“作死”。

▲MDA公司提出过在轨燃料加注业务,成立马克萨尔公司后由劳拉负责

2008年,劳拉拿到了美国卫讯公司的卫讯一号合同,这是世界上第一颗投入商业运行的高通量卫星,号称一颗卫星的容量就超过了当时整个北美上空所有通信卫星的总和,卫讯公司也大赚其钱。但是没过多久,卫讯就把劳拉告上了法庭。卫讯指控,在卫讯一号的建造过程中,卫讯公司向劳拉提供了一些专利技术用于有效载荷制造。合同规定,这些技术是保密和专用的,但劳拉在后续为其他公司制造卫星时,却用上了这些专利。经过一番法庭争斗,劳拉被迫向卫讯赔偿2.83亿美元,等于两三年的利润泡汤了。

因为发生了这样的纠纷,卫讯公司把卫讯二号和卫讯三号的合同都给了波音,劳拉只能眼睁睁看着肥肉掉进了别人嘴里。

低轨道异军突起

这还不算完,低轨道宽带通信卫星星座的兴起让劳拉的局面雪上加霜。传统上,用大量卫星覆盖整个地球来提供通信服务,是不经济的。这主要是因为地球表面99%的面积是无人区。也就是说,低轨道卫星有99%的时间是在空转。而要想提供不间断通信服务,必须把整个星座都部署到位才能开通业务。这就迫使低轨星座把服务费定在一个很高的水平,把大量潜在用户挡在了门外。这个问题导致了铱星公司和全球星公司的破产和重组。不过近年来,小卫星技术取得了长足进步,也就是说,低轨道星座的建造费用大幅度降低了,要想部署同样规模的星座,现在成本要比铱星时代低得多。另外,物联网应用让无人区也有了用户,大量部署在海洋、沙漠、深山和极地的无人值守设备可以通过卫星,和城市里的控制人员保持联系。这就带来了卫星通信的大量需求。而地球静止轨道卫星无法覆盖极区,只能靠低轨星座。

▲劳拉曾经加入DARPA的计划,研制这种空间服务机器人来拆解旧卫星

▲劳拉为挪威卫星公司研制的雷神7号通信卫星是典型的传统通信卫星

也就是说,低轨道宽带通信星座经济效益不好的论断可能已经成为历史,现在它可以赚钱了。低轨星座除了能覆盖极区,还有通信时延短、信号强度好、卫星视角好等很多优点,静止轨道卫星的市场进一步收窄了。

到2018年7月,马克萨尔——也就是劳拉的上一级公司,对媒体透露,自己打算撤出地球静止轨道卫星市场了。因为缺钱,马克萨尔公司甚至在2018年的12月把劳拉公司在硅谷的一块土地卖掉了,作价7000万美元。

2019年年初,劳拉还从一项重要的军方合同中撤出来了,也就是DARPA的卫星在轨服务合同。本刊曾经报道过有关的技术细节,简单说,就是为地球静止轨道卫星提供补充燃料、维修等服务,延长它的寿命。

这个项目一直备受关注,主要内容是发射一颗机器人卫星,给地球静止轨道卫星补加燃料,让它工作更长时间。或者把退役卫星上的天线设法切割下来,安装到一颗没有天线的新卫星上,这样可以节省费用。这种技术起初是MDA公司提出的,而且有了一定的基础。但MDA作为加拿大公司,很难拿到DARPA的合同。这也是MDA收购美国企业的动机——把自己变成美国公司不就行了吗。实际上,通过收购、以劳拉的名义承揽DARPA的合同,一直被人们认为是MDA公司的明智之举。因此,劳拉和马克萨尔放弃机器人同步轨道卫星服务项目,出乎人们的意料。

劳拉一方面自称要重视政府业务,另一方面却要撤出一个如此重要的项目。难道口是心非吗?其实,劳拉有着不得已的苦衷。按照合同,劳拉提供一个卫星平台,DARPA提供一台机械臂,由劳拉公司负责总装之后,发射到轨道上开展试验。一般来说,这样的项目由政府承担三分之二的费用,企业承担三分之一。然而,或许是因为劳拉太想得到这份合同,进而取得市场先机,这家公司承诺付出的远不止三分之一费用。劳拉从DARPA只要到了1500万美元,而且还得承担机器人卫星全寿命的全部运行费用。

如果企业经营良好,这笔钱还出得起。然而最近两年,不但GEO市场大幅度缩水,马克萨尔公司还遭遇了世界观察-4卫星在轨失效这样的糟心事儿,盈利大幅度收窄,已经没有财力继续维持这项业务了。

应该说,劳拉的这个举措带来的损失是非常可观的。DARPA不得不寻找其他承包商继续把这个项目做完。到目前为止,还没有人接盘。

不过劳拉并没有完全退出在轨服务领域,依然在与NASA合作,开展Restore-L项目的工作。这是一个为低轨道卫星提供服务的计划。

可以发现,在西方五大通信卫星制造商中,劳拉公司是最为低调和专注的一个。另外的四家企业不但制造通信卫星,也是航天+防务的多领域垄断性巨头。比如波音公司也制造客机、战斗机、轰炸机、导弹、炸弹、运载火箭和飞船,最近正在大力进军信息化集成系统和无人系统;洛·马更是多领域全面领先的巨无霸;泰雷斯-阿莱尼亚是欧洲主要军事承包商,除了卫星,还涉足战斗机、装甲车、军舰、潜艇等许多领域;空客航天防务公司也是如此。另外需要指出,这四大制造商除了通信卫星,还制造遥感卫星、导航卫星、空间探测器、空间站舱段、载人飞船等各种航天器。劳拉公司的产品线太窄,也是它陷入困境的重要因素之一。

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