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日前,广联航空工业股份有限公司、哈尔滨工大卫星技术有限公司共同签署战略合作协议,双方将通过发挥各自产业链优势,进一步提升创新竞争力,开拓商业航天市场,推动本地卫星制造产业快速发展。
据天眼查研究院不完全统计,截至目前,商业航天相关企业融资事件发生163起,融资金额超400亿元。随着科技与资本不断融合,商业航天正呈现出蓬勃发展的态势。商业航天是以市场为主导,采用市场化手段,运用市场机制或按市场规律开展的航天活动,其涵盖运载火箭生产与发射、卫星研发与运营、地面设备制造与服务、新兴航天活动等诸多领域,具有产业链条长、服务领域广、带动作用强等特点。商业航天与传统航天在研发理念、产品要求等方面均有所区别,本文聚焦商业特色,选取符合产业认知的商业化指标,配以不同筛选精度构建专利数据筛选模型,开展商业化专利分析,从定性和定量两方面开展分析,给出航天商业化进程、市场分布和关键技术等具体结论和建议。
航天商业化加速专利布局
当前,商业航天已进入高速发展阶段,我国专利申请数量逐年增多。商业航天装备领域专利申请量在1990年以前增长缓慢;在1990年到2008年间呈现稳步增长态势;在2008年以后进入快速增长阶段。从申请来源看,中美两国的相关专利申请总量接近,美国长年积累、稳步增长,我国从2014年开始相关专利申请量呈快速增长趋势,增长趋势与产业发展相匹配。
美国、中国、日本是全球商业航天装备制造最主要的布局地区。在全球范围内,美国的相关专利申请量居于首位,中国位列第二。随着日本近几年逐渐加强商业航天的发展,其相关专利申请量已经位居全球第三。
火箭、卫星及地面设备是商业航天装备制造产业目前的重点发展方向。从技术领域分布来看,卫星和火箭的专利申请总量以及商业化占比均较高。同时,全球主要申请人的重点布局也集中在商业卫星和商业火箭领域,飞船和探测器的专利申请量及占比较低。
卫星产业的关联性极强,其能够带动服务、制造等多产业发展,也是目前商业航天收入的主要贡献者。目前在轨运行的4000余颗卫星中,通信卫星最多,其次是遥感卫星。这两个领域中,美国占据绝对优势。但在导航卫星领域,中国依靠北斗卫星的建设,成为导航卫星数量最多的国家。从商业卫星的专利申请态势可知,其申请数量逐年上升,商业化占比维持在70%左右。美国、中国、日本是卫星的三大专利申请来源国。从技术构成来看,测控系统专利申请数量最多,而卫星的结构系统,包括外壳、承受力、分离结构等,是影响商业卫星体积和重量,进而影响成本的主要因素,在我国商业化占比最高。而结构系统中的结构平台和多星适配器是实现低成本卫星的关键技术,能够更好地满足商业化发展需求。在卫星结构平台设计方面,由之前的平台与有效载荷的独立设计、一体化设计,发展到现在的模块化设计,大大减少了人员和设备投入,进而降低成本。我国上海微小卫星中心相关专利布局较多,民营卫星企业可考虑与此类科研中心或高校合作。多星适配器的研究为一箭多星发射,进而为低发射成本提供了基础。目前各国在该领域专利申请较少,我国可开展前瞻式布局。
大量的商业卫星发射需求激发了火箭商业化进程。2014年中国相关专利申请量增长直接推动全球申请量的攀升,国外商业火箭申请人多为军工背景巨头企业,我国北京星际荣耀空间科技股份有限公司(下称星际荣耀)和蓝箭航天空间科技股份有限公司(下称蓝箭航天)两家民营企业位列全球前十。近五年中国申请量位居全球第一,正处于技术积累的上升期,但商业化程度有待提高。在对中国市场的布局上,美国初创公司相关专利申请不多,而欧洲在我国的专利布局明显增多。火箭推进系统是商业火箭的关键技术,其中的液体推进直接影响火箭综合性能及商用化程度。在商业火箭领域的专利转让方面,如图所示,国外的专利运营策略较为丰富和成熟,传统航天企业通过技术合作、企业并购等方式,积累专利技术,初创航天企业通过专利质押获得运营资本。而中国相关专利运营较少,经检索仅发现一件专利涉及校企合作。
加强创新补足竞争短板
在产业方面,发达国家商业航天具有完备的政策法规以及军民高度融合的市场环境,但其发展模式并不适合我国国情。我国逐步形成了国家队主导,民营企业相继进入的行业格局,商业航天业务加速拓展,但顶层统筹规划仍需加强。
我国商业航天起步晚、发展快,总体专利数量仍少于美国。在重要申请人方面,美国有着全球的领袖公司波音和最知名的SpaceX,我国的重要申请人距离世界一流还有一定差距。
在申请特点方面,中美申请时间和保护策略均有所不同。美国的波音公司在多个主要国家及多个领域均有专利布局,SpaceX的专利申请并不多,其更倾向于通过商业秘密进行技术保护。中国的蓝箭航天和星际荣耀在专利申请方面,主要在本国布局,聚焦于火箭发射技术,尚未形成完善的专利策略。通过对动力垂直回收技术中美重点专利分析可知,美国相关专利价值度较高,体现出了美国的相关技术沉淀驱动市场进入快速发展潮流,而我国还需要持续不断的攻关研究,进一步提高水平。美国在总申请量、近十年商业化占比以及民营企业占比等方面均占有优势。中国在火箭近3年活跃度、关键技术方面的专利数量要多于美国。可见,美国在商业航天中处于领先地位,中国在火箭领域具有较高的活跃度。
当前,航天科技的发展不仅关乎产业状况,更关乎国家战略、安全及经济命脉。而航天活动逐渐由以政府为主导转入以市场为主导。
课题组建议:一是做好航天大国顶层设计,加速商业化进程。二是鼓励技术创新,掌握核心技术,宜加强商业卫星的一箭多星发射技术、结构平台模块化设计,以及商业火箭的液氧甲烷发动机等技术储备,积极开展不同创新主体之间的交流合作,加强全球专利布局。三是注重自主创新,加强知识产权保护利用,适当以商业秘密形式保护知识产权。(国家知识产权局专利分析普及推广项目商业航天关键技术课题组)
(本文仅代表作者个人观点)