如果50年前我們就成功登月了，那今天為什麼這麼多年來沒有人再登陸一次呢？

蔥：因為我們以為月球上沒有可以改善地球生活的資源。阿波羅之所以可以成功、國會每年都印大把現鈔給NASA燒的原因是：肯尼迪死了，沒有人能夠做到與已死之人辯論登月的意義。“完成年輕的總統未竟的願望，讓他的在天之靈可以看到這個國家最好的一面”成為了阿波羅前進的動力。這也意味著當阿姆斯特朗登陸月球的那一刻，這一前進的動力就消失了。留下的只有腳印、國旗、巨大的財政開支，和依舊荒蕪的月球。

在登月後的40年裡，我們都沒有想過要回到那個冰冷、沒有生命、甚至連水都沒有的世界；要問原因？因為人們一直以為：月球沒有供人生活的環境，也沒有可以開發的資源。

但如果我們往回看，我們在地球軌道里有著龐大的產業，光是地球靜止軌道就擁有402顆衛星；在2018年，全球太空產業的總產值超過了4150億美元-幾乎與北京市（2100萬人口）的產值相當，在過去的十年間衛星產業的總產值增長了超過1000億美元。

什麼樣的魔法造成了這如同東西德之間那般巨大的差距？

第二次太空紀元竟然是因為---

誠然，地球與月球軌道之間的第一堵“柏林牆”是軌道特徵能量-去月球要比地球難很多。但各位請不要忘記，GEO軌道相較LEO也是非常難以進入的，可那裡有上千億的產業。

所以軌道能量差距並不是造成近月太空慘景的唯一原因。

企業大力開發地球軌道，是因為地球軌道的“空間資源”可以更直接的轉化為收入。換句話說，地球軌道里的衛星可以更直接的為我們的生活提供高價值的服務，客戶群也更普適化。生活在郊區的人們/水手會願意為網際網路服務支付大價錢，而遙感衛星的照片可以極大程度的提升從農業到交通運輸、天氣預報，甚至國家安全等一系列產業的服務質量。

月球軌道沒有這樣的價值，這才是真正隔離兩個世界的“柏林牆”。

簡單來說：

阿波羅由美國政府作為驅動力，故變化的政治環境與兩黨關係創造了登月奇蹟、在政治力量失去興趣後，月球就被拋棄了；而在地球軌道里，市場與利潤驅動著企業發射衛星，所以地球軌道的太空產業是繁榮而長壽的。

但蔥醬相信隨著月球、小行星資源的開發技術成熟，我們可以將商業公司們也帶去月球。最終真正的留在那裡，讓這片“荒蕪的東德”煥發生機。

不過這就是其他專欄的內容了，我們回到目前的商業市場，進行一個簡單的市場區域劃分。

市場劃分

由於EELV級火箭流行透過小載荷專屬轉接器來發射小衛星，從而達到了“向下相容”。所以我不從供應方（火箭）來劃分市場，轉而從需求方（載荷）來劃分。

軌道級商業發射服務的物件主要分佈在三個市場：以美國政府為客戶的NASA_LSP（探測器、望遠鏡、深空網等探索任務）與NatSec（國家安全發射服務），和商業載荷市場。

你們可能注意到我將NASA空間站補給給划進了“商業載荷”，原因是NASA自己將CRS發射服務採購和NASA_LSP採購服務區分了開來。像MARS2020、Solar Orbiter、PSP這樣的“探索載荷”被認為是“USG”採購由LSP監管團隊控制質量，但龍飛船、天鵝座、追夢者的空間站貨運任務則被歸在“商業採購”中由CRS控制。

同理、五角大樓也有一系列獨立於NatSec服務的“商業採購”，我們會在一篇獨立的專欄裡進行介紹。

儘管NSSL是一級特殊的火箭、但由於與載荷繫結的性質，也可以被認為是載荷市場

大型商業衛星市場可能是大家最熟悉的，總之就是把商業衛星給丟進某條合同裡規定的轉移軌道。地球靜止軌道衛星發射是最傳統的一類商業市場，自從里根總統簽署1984商業航天法案以來一直延續到現在。

儘管靜止軌道通訊衛星從太空紀元早期就有所發展，對GTO軌道需求的爆發是在1990年Atlas I首飛後的“商業紀元”開始的。Atlas I與Delta II的出現大幅降低了前往太空的難度，兩款火箭所提供的可靠性也讓更多公司有信心投資數千萬美元購買一顆衛星送去太空。

大型商業衛星本身最大的特點就是單顆造價昂貴，換句話來說就是“企業負擔不起幾十顆上百科這樣的衛星”。但同時單顆大型衛星就有能力服務大量的客戶，所以為了增加服務面積，通常會選擇較高的執行軌道。

蔥醬之所以首先介紹大型商業衛星，是希望給讀者們一個參考、作為比較的基準，從而更好的理解其他新興的市場。

今天的GEO通訊衛星市場缺乏彈性，也就是衛星運營商不願意因為發射價格上升/下降而調整計劃運營的衛星數量，這也是促成洛馬與波音在06年成立ULA合併生產的原因之一。發射服務市場缺乏彈性主要的原因是，從新服役一顆衛星的角度來看，發射服務的成本佔比太小。

這其實很好理解，我們可以嘗試從運營商的角度來看待這個問題：一顆非常普通的GEO衛星造價可以輕鬆超過3億美元、多運營一枚衛星就意味著錢包裡3-4億美元飛天了。相比之下，發射價格全價也就6000萬-1億（如果你不找ULA）、發射商給予折扣最多省個1000-2000萬，並不值得運營商為之調整策略。

說到這裡，你可能會問

蔥醬蔥醬，SpaceX最新報價最低5200萬起，和阿麗亞娜5比起來省了5000萬、整整一半呢。你怎麼能說只省2000萬不到？

我們來看幾個會減少SpaceX發射報價的因素

一、衛星整合開銷

衛星發射服務中最容易被愛好者忽略的成本來自與衛星整合，這對大型商業衛星來說尤為顯著。

GEO通訊衛星很多時候體型巨大，像空軍的AEHF-6（儘管它是NSSL，但也是GEO通訊衛星，LM2100平臺）重達6.2噸。這麼重的衛星要保證不在發射時因為過載把自己壓扁; 同時又要減少重量，因為每一kg節省下來的死重，都意味著你可以多帶1kg燃料/官能元件，從而增加衛星的效能。

在設計衛星時、為了最佳化重量，最常見的方法就是假設同一方向稱重來設計衛星的結構，也就是讓衛星僅能接受一面朝上的擺放。如果強行將一顆衛星倒轉過來擺放，很可能會損壞太陽能板、感測器、服務艙等重要的部件。

來自ESA的友情提醒：質子不僅會倒飛、還要水平轉運起豎

當發射商沒有能力進行垂直整合時，衛星就必須重新設計來讓它至少可以接受平放與豎放。同時、與火箭一起起豎，這對於灌滿燃料的衛星而言是非常頭疼的事情、服務艙內的流體運動可能會損壞衛星本體。重新設計衛星需要

（1）額外的時間

（2）增加製造成本

（3）且增加衛星的重量

但從發射商的角度來說，水平整合要省事的多。舉個簡單子的例子：從VAB頂樓掉個扳手下來可以把拖車給砸出一個大洞。吊車同樣也比千斤頂更加容易出現故障（想象大客戶的衛星從20層樓掉下來摔個粉碎的場景）

而且垂直整裝塔通常造價要比水平整裝裝置昂貴不少，要求發射商一口氣支付一大筆費用進行投資。

要點：垂直整合工序複雜、昂貴、危險 不適合新手嘗試

NSSL的邀約裡明確提到了要解決衛星整合費用與重新設計的影響

然而對究極大客戶-美國太空軍，和它那些究極昂貴（動輒20億，一不小心40+）的鈔級衛星來說，為了將就發射商的小心思而改裝衛星是絕對不可能的。

對於商業客戶來收，假設改裝會造成8%的製造費用增加、對於3億的衛星來說就是整整2400萬，極大程度的削弱了SpaceX的價格優勢。

轉移軌道精度對衛星的影響

我們在先前的一個動態裡聊過MSL為什麼一定要宇宙神V的精度才可以發射成功，原因是在啟用衛星時總是會有這樣那樣的問題、使得第一次軌道機動無法在分離後馬上進行（毅力號也遇上了、由於訊號強度太高進入了安全模式）；而任務的設計中需要考慮到這一點，在第一次軌道機動與星箭分離之間留出足夠的時間除錯，確保航天器不會錯過第一次軌道修正。這段時間內衛星的誤差積累是全靠火箭上面級軌道插入精度決定的，也就是說：火箭的誤差會在這段時間內被不斷放大，要求衛星使用更多的軌道機動燃料進行修正，放大的倍數與具體任務流程相關。

以GTO軌道插入為例，精度對標準GTO軌道中最大的影響來自於對軌道機動時間的限制。要進入地球靜止軌道，衛星必須在遠近點連線與升降交點連線共線時點火。說人話就是：如果你想要相對地球靜止，完成軌道機動後必須處於赤道的正上方(否則你就進入了地球同步, 但非靜止的軌道)；而衛星GTO軌道的遠地點不一定在赤道正上方。而在傾角非0的GTO中（包括庫魯）每次達到最高點時，衛星所處的緯度是不同的；也就是說，衛星在發射後要等幾個週期來到遠地點與升交點重合的那圈的遠地點點火圓軌。對於從庫魯發射的阿麗亞娜5來說，第六個遠地點正好與升交點重合，一次點火即可進入地球靜止軌道。

阿麗亞娜5的“apogee 6”，來自2016阿麗亞娜5使用者手冊

但如果你的衛星被丟在了一個不是很準的GTO軌道時，那就沒有辦法提前確定第幾個遠地點會與升交點重合。也就要求衛星使用更長的時間進行軌道機動，推遲服役時間。如果是在NSSL軍用發射市場，或者是在競爭比較激烈的通訊衛星服務地區，推遲服役可能是無法接受的。

每個發射場都會有自己的標準GTO（參考GTO）除了標準的GTO之外，也可以有低能量GTO與超GTO供衛星執行商選擇（想看詳細介紹可以移步CV6241312）。

GTO軌道選取中的機遇成本與“取捨研究”（這段非常重要、不能跳過）

既然是商業航天專欄，我們就要從商業的角度來思考軌道選取的問題。同時一定要提醒自己以“取捨”的思想來考慮這些問題，簡單來說就是機遇成本（opportunity cost）與取捨研究（trade-off study）。

名詞解釋

機遇成本：企業在從事某項經營活動時，需要放棄從事另幾項經營活動的機會，這些被放棄的選項中價值最高的那個選項所帶來的收益、便是從事該項活動的機遇成本。

人話解釋：蔥醬今天手上有5元，走進便利店考慮要不要購買一瓶汽水。便利店裡有雪碧與可樂兩種供蔥醬選擇，除此以外蔥醬還有第三選項“存下5元錢”，這三個選項構成了機遇成本中的“隱性成本”。如果蔥醬此時非常的口渴（也就是說一瓶汽水對蔥醬而言非常重要，價值極高）此時此刻，因為可樂與雪碧的價值對蔥醬而言遠大於多存5元，所以購買雪碧的機遇成本是購買可樂、而非存下5元。也就是說，蔥醬購買這瓶雪碧所付出的代價並不只是5元錢（顯性成本）還有購買一瓶可樂的機會（隱性成本）。蔥醬透過放棄購買可樂的機會，而獲得了一瓶雪碧。

取捨研究：蔥醬在做出這個選擇時，便進行了一次“取捨（trade-off）”，即選擇了雪碧、放棄了可樂。而分別權衡可樂與雪碧兩個選項的優劣的行為，便是所謂的“trade study”。

這兩種概念讀者們可能不熟悉，但請相信我，大家在生活中都會這樣思考，只是沒有意識到這樣的行為有術語來描述罷了。

在理解了“取捨”的思想後，我們來看從衛星發射商的角度思考GTO軌道的選取。

假設火箭的工作效能不變，擺在我們面前的有三大類選項：

A. 將衛星送進標準GTO軌道，我們將此時衛星的加註量稱為“標準加註量”，作為我們的思考基礎

B. 將衛星送進高特徵能量GTO軌道（超GTO），由於火箭效能不變、要獲得更高的特徵能量，此時衛星必須減少重量（減少加註量）。超GTO所給衛星帶來的好處是：減少軌道插入時所需要的燃料，壞處是：減少衛星燃料、推遲服役時間（無法一次變軌進入執行軌道）

C. 將衛星送進低特徵能量GTO軌道（亞GTO），由於火箭效能不變、進入更低特徵能量軌道允許增載入荷質量（增加加註量）。亞GTO給衛星帶來的好處是：增加衛星燃料，壞處是：增加軌道插入時所需燃料、推遲服役時間。

即使是同一平臺的衛星也可以根據所需效能調整重量

需要注意的是，上述選擇所帶來的好處與壞處是經過極度簡化的；現實中運營商進行取捨研究時會有許多其他的考量（市場競爭、風險控制、文書申請、地面追蹤、衛星導航及企業策略等），進入標準GTO也不代表衛星會進行單次機動圓軌。

蔥醬透過這個例子是希望讀者們理解：商業衛星的重量並不是在選取運載火箭時的決定性條件。比方說: SpaceX要使用獵鷹9（可回收）發射一枚7噸的衛星時，並不是由於獵鷹9沒有能力把這次任務送進標準GTO。而是在客戶在經過了細緻的取捨研究後，主動選擇了“C”選項，因為他們想要自己的衛星有多一些燃料、從而願意接受低特徵能量的軌道（選擇亞GTO的邊際成本小於邊際收益）。

而載具間的取捨便是介於“更少燃料、低發射成本”與“更多燃料、高發射價格”之間的取捨。今天的通訊衛星壽命不完全是受限於燃料(可以是如元件壽限等)，所以更強運力所給衛星留下的額外的燃料可能不會給衛星運營商帶來許多額外壽命，此時選擇獵鷹重型的邊際收益就會偏低。最理想的任務規劃是：在衛星燃料耗盡時正好通訊裝置也達到壽限無法使用、移向墳場退役。所以衛星燃料並不是越多越好的，通訊裝置失效後無論留下多少燃料都是浪費。

應用剛才介紹的取捨研究思路，我們可以寫出選擇入軌精度差的火箭，所帶來機遇成本

（1）損耗衛星燃料、折損衛星壽命（造價*折壽/總壽）

或 要求衛星在分離後快速啟動自行補差（製造成本）

（2）延遲服役所帶來的戰略損失

（3）變軌時間所帶來的現金流損失（日收益*折壽日期）

這樣一來一回，Ariane 5與Falcon 9之間的價格差異是不是就減少了許多呢？

不過我們都不是衛星運營商，這種令人撓頭的問題還是讓他們頭疼去好了。我們來總結一下傳統大型商業衛星市場

市場特性

大型商業衛星市場的特徵有：

（1）價格需求彈性差

（2）對發射商要求較高，自家至少要有中型以上的運載火箭才可以接受這樣的任務

（3）由於（2）（沒有哪個小公司可以拿出獵鷹9等級的火箭），發射商選擇少、發射市場寡頭化嚴重。

（4）衛星數量少

最重要的因素：價格-即以最低成本將衛星送往轉移軌道是客戶們最看重的能力，但上面提到的整合方式與軌道精度這兩方面如果無法達到客戶要求，會給衛星的製造和執行帶來額外的成本。

我們知道，競爭總是會帶來更低的價格與更好的服務；第二期我們會講述NASA如何努力、試圖做到這點-加強商業發射市場中的競爭。