创投观察 |从资深火箭用户Planet和SPIRE来看运载发射服务
阅读 · 发布日期 2018-11-12 · 金人网络
本来想等发射服务系列写完两篇再发的，但一直有推迟发射习惯的Electron小火箭居然在这次发射窗口的一开始就发了，打乱了我的计划，于是今天先把发射服务系列的第一篇发出来吧。首先还是祝贺Electron小火箭发射成功，然后我要把下面的数据都改一下了……
Planet与SPIRE在许多方面有许多相像，比如他们的公司都在旧金山创立，他们的应用都是对地球相关数据的观测、收集、处理和大数据应用，他们都是由三位创始人成立，他们的卫星都是3U及以下的Cubesat，他们的融资规模都在2亿美元左右等。
而我们在这一篇文章中更为关注的是，他们在选择运载的逻辑上也是惊人的一致，用比较通俗的话说，就是：“不选贵的，只选对的”。
nanosats.eu梳理了已知的Cubesat卫星星座（尚未做最新更新，截止2018年10月28日），目前世界上发射最多的两家公司，正是Planet和SPIRE。其中Planet已经发射了324颗卫星，SPIRE已经发射了85颗卫星。
很难评价对于任何一家需要运载的用户来说，“对”的定义究竟是什么。但从Planet与SPIRE对火箭的应用来看，他们绝对是现在圈内最有关于“对”的发言权的用户。
首先来看看他们用过的运载工具
Planet在2013年分别使用Antares-110，Soyuz-2.1a和DNEPR火箭发射了试验卫星；在2014年后的业务星发射中，Planet使用过Antares-120，Antares-130，DNEPR，Falcon-9，H-2B，Atlas-5，Soyuz-2.1a，PSLV-XL，Minotaur-C和Electron等型号的火箭发射了320颗卫星。
在这其中，Planet有152颗卫星计划通过空间站发射，168颗卫星通过非空间站发射。
SPIRE在2014年使用Planet业务星应用的火箭DNEPR发射了试验星；在2015年后SPIRE使用PSLV-XL，Atlas-5，Antares-230，H-2B，Soyuz-2.1a，Soyuz-2.1b和Electron等型号的火箭成功发射了82颗卫星（截止2018年11月12日）。
在这其中，SPIRE有25颗卫星计划通过空间站发射，57颗计划通过非空间站发射。
有意思的是，Planet和SPIRE曾经在6次发射中共同使用了同一发火箭。
通过上面的梳理可以看出，由于空间站发射的便利性，Planet和SPIRE在发射时都会选择一些从空间站发射的机会，但由于空间站发射仅51.6度一种倾角和较低的轨道高度限制，Planet和SPIRE都在积极寻找空间站以外的发射机会。而SPIRE由于其应用场景的特殊性，更是会选择低倾角的发射机会。
而现在越来越多的运载和发射服务提供商，也恰好成就了这些需要多样化发射需求的卫星公司。
我们通过space-track.org的卫星数据库，将Planet所有在轨卫星的TLE参数导出，导入轨道仿真软件中，得出了现在Planet所有在轨卫星的情况如下图：
将SPIRE所有在轨卫星做相同操作，得出现在SPIRE共计59颗卫星的在轨状况图如下：
由于目前Planet和SPIRE的主要发射方式都是搭载而非指定轨道，所以其布局并不像通信卫星或指定轨道的遥感卫星星座那样均匀分布，而是呈现出没有特别的规律的景象。
但对于Planet和SPIRE现在的应用模式和实际情况来看，已经满足了要求。所以对Planet和SPIRE这样的应用类型的公司来说，“对”的火箭，就是满足其应用要求的火箭。
另一点关于“对”的火箭的定义，则是对成本和可靠性的综合权衡。
由于Cubesat卫星的成本不断降低，使得单kg进入太空的成本逐渐成为了Cubesat的桎梏，在很多次的Cubesat Workshop和Small Satellite Conference上，都有专门的报告指出，卫星在不断地降低成本，但运载成本却居高不下，这在一定程度上使得卫星制造商所做的努力，事倍功半。
ISRO曾经在2016年公布过一个2013~2015年使用PSLV火箭搭载发射的收入表，从这个表中我们可以看到SPIRE的Lemur卫星发射成本，4颗3U的SPIRE卫星发射成本高达54万欧元，折合约60万美元。
而这仅仅是运载方收的发射费用，实际的发射服务费用还包括运输、适配器、分离装置和保险等附加费用，这些费用由发射服务提供商或保险服务提供商来提供或收取，在这几次的发射服务中，荷兰ISIS公司是主要的提供方。
而曾经为SPIRE提供过搭载发射服务的Spaceflight Industries则有公开的全套发射服务价格的报价，对于SPIRE这样的3U的Cubesat，其发射服务的价格是29.5万美元。
而与此形成鲜明对比的是，150kg一颗的OneWeb卫星，卫星的目标成本仅50万美元，从SFI的发射服务报价中可以看到，一颗6U卫星的发射服务价格，就高于了一颗150kg卫星的成本；而现在通过OneWeb在各种场合的表态，其实际成本不到100万美元，恰好也就是由SFI提供的一颗12U卫星（20kg左右）的发射服务价格。
但尽管如此，发射服务的价格依然多年未变，对于单公斤运载价格最高的Electron（5万美元+）和最低的Falcon 9（3000美元），始终“坚挺”的发射服务价格在一定程度上也成就了SFI，如今SFI已经从一家发射服务提供商演变成了遥感卫星（BlackSky Global）运营商和测控服务提供商。
卫星越来越便宜但发射服务保持昂贵的局面下，会发生些什么有趣的变化吗？
Planet的CEO，Will Marshall曾经在2015年11月NextSpace投资者会议上表示，Planet Labs对于现在的发射服务是不满意的，原因是“从发射服务提供商宣称的发射时间和实际发射时间相比”，Planet Labs的平均延迟时间为一年，虽然Planet Labs曾经采用不同的火箭发射其Cubesat卫星，但“发射行业仍然特别令其客户不满”。
在谈到关于发射服务的价格与成功率的权衡上，Marshall表示Planet Labs宁可选择廉价但成功率不高的火箭，“我们宁愿选择便宜十倍，但只有80%的成功概率，而不是90%或者更高的成功率和现在的价格”，对于Planet Labs来说，“如果其中一些火箭爆炸，没关系。”
而我们也梳理了部分Planet Labs在Marshall讲话前所经历的因火箭或发射平台导致的发射失败：
2014年7月13日，Antares-120发射的Cygnus CRS-2部署部分卫星失败，28颗Flock卫星中有6颗Flock卫星部署失败；
2014年10月28日，Antares-130发射的Cygnus CRS-3任务失败，其中26颗Flock卫星没有部署；
2015年6月28日，SpaceX发射的Dragon CRS-7任务失败，其中8颗Flock卫星没有部署（事后Marshall在blog中表示，他不会谴责SpaceX的失败，相反Marshall对SpaceX表示了理解和同情）；
2015年8月19日，H-2B发射的HTV-5任务中部分卫星部署失败，14颗Flock卫星中有2颗没有部署成功。
而就在Marshall讲话过后2年，从俄罗斯发射的Soyuz-2.1a火箭在发射Kanopus-V-IK卫星任务中搭载的72颗小卫星中，Planet与SPIRE各有一颗卫星状态异常。
我们统计了Planet和SPIRE的所有发射和卫星入轨情况：
Planet通过空间站发射152颗，成功110颗；非空间站发射168颗，成功167颗，总成功率86.6%。
SPIRE通过空间站发射25颗，成功24颗；非空间站发射57颗，成功46颗。总成功率85.3%。
而在Rocket Lab的 Still Testing II 发射任务中，Planet和SPIRE成为了该火箭第二次试验中唯一的商业乘客，他们的卫星都随Electron的成功试射进入了预定轨道；在昨天的 It's Business Time 的发射任务中，SPIRE的卫星也成功入轨。
从现在Rocket Lab公布的数据看，Planet至少已经预定了三发Rocket Lab的专属发射任务，每次发射将发射25颗Planet的卫星。
对于发射失败的Cubesat们的保障
随着微小卫星，特别是Cubesat的发展，给整个行业带来了颠覆性的变化。Planet和SPIRE作为在这个行业中快速成长和逐步走向数据公司的过程中，我们也看到了这给运载行业带来的机会和挑战。
国内外的初创卫星公司不断地降低卫星成本，希望能够为更多的用户提供低成本高质量的服务的过程中，逐渐发现了运载成为其主要瓶颈。
SPIRE的发射服务主管在Satellite 2018大会上就明确表示，现在美国的运载完全无法满足其发射需求的不断增加，且价格偏高。
尽管Planet和SPIRE表示了对于运载的期待和“不需要那么高的成功率”，但在实际操作中，由于更多的初创公司可能没有它们那样的融资规模和成本控制能力，这就需要有更多的保障为初创卫星公司护航，那就是商业保险。
对于商业保险的发射环节来说，主要保障的是卫星在Pre-Launch、Launch和Post Separation环节。
从Marsh、AON和Willis等国际大型商业保险公司在航天保险领域近几年的案例来看，Cubesat卫星投保的案例少之又少，因此并没有看到Planet和SPIRE在因运载出现问题后的索赔成功案例。
但在2018年2月的新闻指出，前面我们说的Kanopus-V-IK发射任务中的异常中，运载方Glavkosmos协助卫星方Astro Digital进行了保险理赔，并确认拿到了发射异常的赔款。
