Seit Ende 2025 genießt die kommerzielle Luft- und Raumfahrt eine rasante Aufmerksamkeit am Kapitalmarkt. In diesem Bericht versuchen wir, einen Einstiegspunkt für die Forschung zu Investitionsmöglichkeiten in der kommerziellen Luft- und Raumfahrt zu bieten, indem wir die „Ursachen und Folgen“ klären. Der Hauptauslöser dafür, dass diese Runde der kommerziellen Luft- und Raumfahrt die Aufmerksamkeit des Marktes auf sich zieht, ist die Nachricht, dass SpaceX im Begriff ist, zur Finanzierung in den Kapitalmarkt einzusteigen. Der revolutionäre Charakter von SpaceX liegt in der linearen Reduzierung der Satellitenstartkosten durch seine recycelbare Raketentechnologie. In diesem Bericht beginnen wir mit SpaceX und diskutieren hauptsächlich die folgenden Themen:
1. Wie ist SpaceX gewachsen? Wie stark kann die recycelbare Raketentechnologie die Kosten senken?
2. SpaceX ist bestrebt, an die Börse zu gehen, was in scharfem Gegensatz zu Musks früherer Haltung steht, SpaceX nicht an die Börse zu lassen. Was ist in der Zwischenzeit passiert?
3. Wie realisierbar ist die von Musk erwartete Rechenleistung im Weltraum und in welchem Stadium befindet sich die Branche derzeit?
Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Analyse
1. Die Wachstumsgeschichte von SpaceX: Falcon9 wird in erster Linie recycelbar sein und Starship wird vollständig recycelbar sein
1. Raketen- und Satellitentechnologie entwickeln und NASA-Aufträge gewinnen
Im Jahr 2002 gründete Musk SpaceX in Kalifornien. Seine Idee zur Firmengründung wurde von Science-Fiction-Werken inspiriert. Er hoffte, zum Mars zu fliegen, weil er den Menschen so schnell wie möglich zu einer „multiplanetaren Spezies“ machen wollte. Er glaubte, dass die menschliche Zivilisation nur auf diese Weise länger bestehen könne.
Er glaubte, dass Menschen vorerst nicht zum Mars fliegen könnten, nicht wegen der Technologie, sondern weil die Kosten für Raketenstarts zu hoch seien, und war daher entschlossen, die Startkosten zu senken, indem er Raketen in wiederverwendbare Raketen „wie ein Flugzeug“ umwandelte.
Gleichzeitig weiß Musk aber auch, dass er, wenn er zum Mars will, zunächst im Erdorbit Geld verdienen muss. Daher besteht seine Idee darin, kommerzielle Starts zu starten, die Kosten durch Wiederverwendbarkeitstechnologie für Raketen zu senken und zunächst mit kommerziellen Projekten Geld zu verdienen.
Es reicht jedoch nicht aus, die Raketentechnologie zu beherrschen (obwohl die Raketentechnologie zu Beginn noch nicht beherrscht wurde), sondern es muss auch die Satellitentechnologie eingesetzt werden. Im Jahr 2005 erwarb SpaceX SSTL. SSTL zeichnete sich durch kostengünstige Kleinsatelliten und eine schnelle Lieferung aus, was genau den Anforderungen von SpaceX entsprach.
Im Jahr 2006 stand die NASA vor Schwierigkeiten. Der Absturz der Columbia beschleunigte die Außerdienststellung des Space Shuttles, und die Internationale Raumstation sah sich mit der peinlichen Situation konfrontiert, dass niemand Güter lieferte oder Menschen schickte. SpaceX nutzte diese Gelegenheit und erhielt den COTS (Commercial Orbital Transportation Services Contract) der NASA. Im selben Jahr begann SpaceX mit der Entwicklung der Raumsonde Dragon.
Im Jahr 2008 gelang schließlich der vierte Start von Falcon 1. Im selben Jahr erhielt SpaceX von der NASA einen kommerziellen Nachschubdienstleistungsvertrag über 1,6 Milliarden US-Dollar.
Falkenfamilie
2. Falcon 9 erreicht Recyclingfähigkeit auf höchstem Niveau
Mit dem ersten Flug von Falcon 9 im Jahr 2010 wurde Dragon erfolgreich in die Umlaufbahn gebracht und geborgen. Im Jahr 2012 dockte Dragon erfolgreich an der Internationalen Raumstation an und kehrte zurück. Seitdem ist SpaceX wirklich zum Hauptauftragnehmer der NASA geworden.
Im Jahr 2014 wurde Starlink offiziell genehmigt. Was ist Starlink? Wir werden später darüber sprechen. Der Kern besteht darin, dass SpaceX davon überzeugt ist, dass dieses Projekt dem Unternehmen einen langfristigen Cashflow verschaffen kann. Natürlich basiert es auf der recyclebaren Raketentechnologie. Danach ist dieses Projekt tatsächlich bis heute die wichtigste Cashflow-Quelle von SpaceX geworden.
die Position von Starlink im Orbit um die Erde
Im Jahr 2015 konnte die erste Stufe der Falcon-9-Rakete nach dem Start endlich erfolgreich an Land geborgen werden.
Der Hauptunterschied zwischen Falcon und herkömmlichen Raketen besteht darin, dass die erste Stufe wiederherstellbar ist.
Unter den Gesamtkosten der Rakete machen die Herstellungskosten des Raketenkörpers einen relativ hohen Anteil aus, während die Treibstoffkosten eigentlich nicht hoch sind.
Aus struktureller Sicht verwenden gängige Flüssigtreibstoffraketen im Allgemeinen eine zweistufige Antriebsstruktur, die von oben nach unten grob in Verkleidungen, zweistufige Triebwerke und einstufige Triebwerke unterteilt werden kann. Unter diesen verursachen die Triebwerke der ersten Stufe häufig die höchsten Kosten.
Beim Startvorgang der Rakete wird zunächst das Triebwerk der ersten Stufe gezündet. Nachdem die Rakete in eine große Höhe weg von der dichten Atmosphäre befördert wurde, trennen sich die Triebwerke der ersten und zweiten Stufe und das Triebwerk der zweiten Stufe zündet, um die Arbeit zu übernehmen (die Verkleidung ist zu diesem Zeitpunkt ebenfalls abgefallen) und treibt schließlich die Nutzlast (z. B. einen Satelliten) auf die vorgegebene Umlaufbahn.
Schematische Darstellung des Funktionsprinzips der sekundären Antriebsstruktur der Rakete
Warum diese hierarchische Struktur übernehmen? Es gibt zwei Hauptpunkte: Erstens die Maximierung der Effizienz durch schrittweise Gewichtsreduzierung. Beispielsweise kann das Wegwerfen des Triebwerks der ersten Stufe das Gewicht der Rakete erheblich reduzieren; Zweitens ermöglicht es eine spezielle Konstruktion des Motors, da die geeignete Struktur des Motors in einer dichten Atmosphäre anders ist als in einer Vakuumumgebung. Vereinfacht ausgedrückt sollte die Düse des Motors der ersten Stufe relativ kurz und dick ausgelegt sein, während die Düse des Vakuummotors der zweiten Stufe eine lange Glockenform aufweist.
Der Unterschied zwischen der Meeresspiegelversion und der Vakuumversion des Raketentriebwerks
Daraus können wir erkennen, dass das mehrfache Recycling des Triebwerks der ersten Stufe eine erhebliche Kostensenkung bedeutet (wir werden die Details später berechnen).
3. Gehen Sie auf eine vollständige Recyclingfähigkeit zu
Im Jahr 2016 wurde die erste Stufe der Falcon 9 erfolgreich von einer unbemannten Offshore-Schiffsplattform geborgen. Die Bedeutung der maritimen Bergung besteht darin, die Flexibilität der Raketenbergung erheblich zu verbessern, die sich besonders für Starts in hohen Umlaufbahnen und Schwerlastmissionen eignet.
Die erste Stufe der Falcon 9 wird von einer unbemannten Schiffsplattform auf See geborgen
Im Jahr 2017 startete SpaceX zum ersten Mal erfolgreich einen Satelliten mit einer recycelten alten Rakete, und die Wiederverwendung von Raketen trat in die praktische technische Anwendungsphase ein. Im selben Jahr belegte SpaceX bei der Anzahl kommerzieller Satellitenstarts den ersten Platz weltweit.
Im Jahr 2018 nahm die Starhopper-Rakete, der Prototyp der neuesten Rakete Starship, die Produktion auf und führte kleine Experimente über kurze Distanzen durch.
Starship strebt eine vollständige Wiederverwendbarkeit an, das heißt, nicht nur die erste Stufe, sondern auch die zweite Stufe muss wiederverwendbar sein und gleichzeitig die Tragfähigkeit erheblich erhöhen. Ziel ist es, die Kosten für den Start in eine erdnahe Umlaufbahn auf 100 US-Dollar/kg zu senken, was die Kosten für Raketenstarts um eine weitere Größenordnung senken kann.
Im Jahr 2020 transportierte die Raumsonde Dragon zwei Astronauten zur Internationalen Raumstation und markierte damit die Verwirklichung der bemannten Fähigkeiten von SpaceX.
Im Jahr 2021 und darüber hinaus werden die Tests für den Starship SN-Prototyp, Starship V1 und Starship V2 weiter vorangetrieben. Bisher wurde die „Stäbchen“-Erfassung des Boosters der ersten Stufe erreicht und das vertikale Aufspritzen des Meeres des Boosters der zweiten Stufe wurde getestet.
Derzeit hat die V3-Version die Bodentests abgeschlossen und wird voraussichtlich im März 2026 ihren ersten Flugtest durchführen. Die V3-Version befasst sich hauptsächlich mit der Bergungstechnologie und testet die orbitale Betankung, die eine wichtige technische Grundlage für die Erforschung des Weltraums darstellt.
Raumschiff Level 1 führt „Essstäbchen“-Recycling durch
4. Wie viel Kosten können Falcon 9 bzw. Starship senken?
Hier machen wir eine Rechnung:
Angesichts des Mangels an öffentlich zugänglichen genauen Informationen zu den Raketenkosten handelt es sich bei den oben genannten Berechnungen hauptsächlich um Schätzungen und dient nur als Referenz.
Wir können sehen, dass der Kostenvorteil von Falcon einerseits aus der umfassenden Kostenreduzierung resultiert, die durch die Vermarktung und Eigenforschung und -produktion der gesamten Industriekette und andererseits durch die Wiederverwendung auf der ersten Ebene erzielt wird. Der Kostensenkungseffekt der Wiederverwendung der ersten Ebene führt jedoch nicht zu Änderungen in der Kostenhöhe. Wenn Starship in Zukunft vollständig wiederverwendbar ist und eine höhere Anzahl von Wiederverwendungen realisiert wird, werden die Kosten für den Raketenstart weiter sinken.
Schematische Darstellung des Start- und Bergungsprozesses einer vollständig geborgenen Rakete
Was sind die nachgelagerten Anforderungen für Raketenstarts? Für SpaceX kann es einfach in mehrere Kategorien unterteilt werden: SpaceXs eigener Starlink, kommerzielle Satellitenaufträge sowie Aufträge der US-Regierung und des Militärs. Dies ist der Hauptbestandteil der aktuellen Aufträge von SpaceX; Darüber hinaus gibt es auch Dinge, die in Zukunft verfügbar sein könnten, wie zum Beispiel die Rechenleistung im Weltraum, die auf dem Markt heiß diskutiert wird.
2. Diskussion über die Beweggründe von SpaceX für den Börsengang
Hier machen wir keinen Rundumblick auf die oben genannten Bedürfnisse, sondern wir wollen eine Hauptlinie finden und klar über die Ursachen und Folgen der Angelegenheit nachdenken.
Die jüngste Nachricht, dass SpaceX kurz vor dem Börsengang steht, hat dazu geführt, dass der Kapitalmarkt der kommerziellen Luft- und Raumfahrt besondere Aufmerksamkeit schenkt.
Das wird Fragen aufwerfen. Musk hat bereits mehrfach erklärt, dass er nicht möchte, dass SpaceX an die Börse geht, da das Streben des Kapitalmarkts nach kurzfristigen Gewinnen SpaceX dazu zwingen wird, seine langfristige Mission aufzugeben. An diesen Risiken hat sich also derzeit nichts geändert, aber Musk ist bestrebt, SpaceX an die Börse zu bringen, daher besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich einige andere realistische Faktoren geändert haben.
Um dies zu verstehen, ist es am wichtigsten, sich anzusehen, was Musk selbst denkt.
Anhand einiger der jüngsten öffentlichen Äußerungen von Musk können wir Musks Logik grundsätzlich verstehen:
1. Die größte Veränderung ergibt sich aus dem Engpass bei der Rechenleistung
(1) Integration von Technologien: Die Erforschung des Weltraums erfordert KI
In Musks Zukunftstechnologieentwurf kann Informationstechnologie, einschließlich KI, die „Software“-Effizienz des Menschen verbessern, während Technologien wie humanoide Roboter die „Hardware“-Effizienz der Materialproduktion verbessern können. Er glaubt, dass die beiden in naher Zukunft verschmelzen werden und dann in der Lage sein werden, die menschliche Zivilisation auf eine neue Stufe zu heben.
In Musks Geschäftslandschaft legte er den Schwerpunkt auf intelligentes Fahren und konzentrierte sich dann auf humanoide Roboter. angelegte Gehirn-Computer-Schnittstellen; er beteiligte sich an der Entwicklung von OpenAI und gründete später xAI; erworbenes Twitter; und dann SpaceX im Weltraumbereich usw. gegründet. Nachdem Musk seine Einsätze in diesen Schlüsselbereichen gemacht hat, besteht sein Hauptziel in der Zukunft darin, zu versuchen, sie zu integrieren.
Die jüngste Ankündigung von SpaceX, mit xAI zu fusionieren, spiegelt diese Art der Integration wider.
(2) Wie ist diese Integration zu verstehen? Geben Sie ein einfaches Beispiel:
Inspiriert von Science-Fiction ist es Musks ehrgeiziges Ziel, den Menschen zu einer multiplanetaren Spezies zu machen. Dieses Konzept wurde vom sowjetischen Astronomen Kardaschew inspiriert, der das Konzept der „Zivilisationen vom Typ I, Typ II und Typ III“ vorschlug. Unter ihnen kann die „Zivilisation vom Typ I“ die Planetenenergie kontrollieren und die „Zivilisation vom Typ II“ kann die Sternenergie kontrollieren. Planetenübergreifendes Überleben bedeutet, dass Menschen die Möglichkeit haben, eine „Zivilisation vom Typ II“ zu verwirklichen (obwohl die „Zivilisation vom Typ I“ noch nicht verwirklicht wurde).
Warum möchte Musk, dass der Mensch so schnell wie möglich zu einer interplanetaren Spezies wird? Er glaubte, dass dies eine längere Ausbreitung der menschlichen Zivilisation ermöglichen würde. Es ist leicht zu verstehen. Eine Zivilisation, die lange Zeit auf einem Planeten gefangen ist, ist natürlich sehr verletzlich. Sobald die Erde einer verheerenden Katastrophe ausgesetzt ist, wird die menschliche Zivilisation verschwinden.
Gleichzeitig haben Science-Fiction-Werke Musk auch zu einem tiefen Wissensdurst verholfen. Er möchte die Geheimnisse des Universums ergründen. Wenn also Menschen auf einem kleinen Planeten gefangen sind, wird es natürlich schwieriger, technologische Sprünge zu erzielen, und die Wahrheit der Welt bleibt möglicherweise immer in weiter Ferne.
Dann können wir verstehen, warum Musk der Erforschung des Mars so viel Bedeutung beimisst. Wie oben erwähnt, besteht eine der Hauptaufgaben von SpaceX bei der Entwicklung von Starship darin, zum Mars zu fliegen. In seiner Vision, die „Mars-Einwanderung“ zu verwirklichen, sind die Fähigkeiten von Starship erforderlich.
Gleichzeitig sei es seiner Meinung nach eine praktikablere Lösung, humanoide Roboter zuerst zum Mars fliegen zu lassen, als Menschen direkt fliegen zu lassen. Natürlich müssen solche humanoiden Roboter über KI-Fähigkeiten verfügen.
Die „Mars-Zivilisation“, die SpaceX bauen will
Daher sind SpaceX, humanoide Roboter und KI eng miteinander verbunden.
(3) Die rasante Entwicklung der KI und der aufgetretene Energieengpass
Eine der bedeutenden Veränderungen in der menschlichen Welt in den letzten Jahren ist die rasante Entwicklung der KI-Technologie. Aus der obigen Beschreibung können wir erkennen, wie wichtig KI für Musk ist.
Musk hat bei vielen Gelegenheiten betont, dass sich die KI rasant weiterentwickelt, jenseits seiner Vorstellungskraft, und ist daher entschlossen, diesen KI-Krieg zu gewinnen. Gleichzeitig ist er sich darüber im Klaren, dass einer der Schlüsselfaktoren für den Erfolg darin besteht, Computerressourcen effizienter einzusetzen als seine Konkurrenten.
Dann geht es um die Investition und den Bau von KI-Rechenleistungsanlagen in den Vereinigten Staaten. Dies ist nicht der Schwerpunkt der Analyse dieses Artikels, aber eines müssen Sie wissen:
Der größte Engpass beim Bau von Rechenzentren in den Vereinigten Staaten ist derzeit die Energie. Auch Huang Renxun und andere haben mehrfach über den aktuellen Energieengpass in den Vereinigten Staaten gesprochen. Um es einfach auszudrücken: Rechenzentren sind große Stromverbraucher, aber der Bau von Übertragungsnetzen, Verteilungsanlagen und der Stromerzeugung in den Vereinigten Staaten hinkt erheblich hinterher und wird kurzfristig nur schwer aufzuholen sein.
(4) Daher haben diejenigen, die bei der Überwindung des Energieengpasses die Führung übernehmen können, natürlich die Möglichkeit, in Kurven zu überholen.
Dann schlug Musk diese Idee vor: die Errichtung von Rechenzentren im Weltraum. Denn Weltraum-Rechenzentren können Energieengpässe wirksam beseitigen.
Der Nutzungswirkungsgrad der Weltraum-Photovoltaik ist viel höher als der der Erde. Theoretisch kann durch die Platzierung von Photovoltaikmodulen in einer geosynchronen Umlaufbahn eine kontinuierliche Stromerzeugung rund um die Uhr erreicht werden. Dementsprechend kann die tägliche effektive Stromerzeugungszeit der Bodenphotovoltaik weniger als 4 Stunden betragen. Gleichzeitig ist im Weltraum die verfügbare Sonnenstrahlungsintensität relativ stärker, da es keine atmosphärische Abschwächung gibt. Und was sehr wichtig ist: Weltraumdatenzentren werden nicht durch den Bau des US-amerikanischen Stromnetzes eingeschränkt.
Stellen Sie sich vor, wenn eine große Anzahl von Photovoltaikmodulen im Weltraum eingesetzt werden könnte, würde das ein bisschen wie die „Dyson-Kugel“ aussehen, die sich der amerikanische Physiker Freeman Dyson ausgedacht hat und die zur Kardashev-Typ-II-Zivilisation führte?
Bild von Zwillinge
Auch SpaceX hat begonnen, schnell zu handeln. Musk plant, dass SpaceX in den nächsten zwei bis drei Jahren mit dem Start von Satelliten mit künstlicher Intelligenz beginnen wird. Aus den kürzlich von SpaceX bei der US-amerikanischen FCC eingereichten Antragsunterlagen geht hervor, dass das Unternehmen ein „orbitales Datenzentrumssystem“ für 1 Million Satelliten plant. Gleichzeitig baut SpaceX auch energisch die groß angelegte Solarenergieindustrie mit einer Produktionskapazität von 100 GW auf.
Dies erfordert extrem hohe Kapitalaufwendungen, was unserer Meinung nach der Hauptgrund dafür ist, dass SpaceX derzeit so schnell Geld beschafft.
Natürlich kann es sein, dass die Gründe hier nicht aufhören.
2. SpaceX selbst steht auch von außen unter großem Druck.
(1) Schauen wir uns zunächst das Starlink-Projekt an: Die Investitionsausgaben nehmen weiter zu
Marktinformationen zufolge trägt Starlink etwa 50-80 % zum Umsatz von SpaceX bei.
Der grundlegende Inhalt des Starlink-Projekts besteht darin, sich auf eine große Anzahl von Satelliten zu stützen, die in einer erdnahen Umlaufbahn stationiert werden, um ein globales Satelliten-Breitbandnetzwerk aufzubauen. Die Rolle dieser Starlink-Satelliten ähnelt den Relaisknoten, Vermittlungsknoten und Basisstationen traditioneller Bodenkommunikationsnetze.
Sein Vorteil besteht darin, dass er nicht durch geografische Bedingungen am Boden eingeschränkt ist und dieser Kommunikationsdienst überall auf der Erde genutzt werden kann, da Satelliten in erdnahen Umlaufbahnen über jedem Ort auf der Erde fliegen können.
Dies bietet einzigartige Vorteile, die terrestrisches Breitband für abgelegene Gebiete, in denen terrestrisches Breitband nicht weit verbreitet ist, für Schiffe, die auf dem Meer fahren, und für verschiedene Flugzeugtypen nicht bietet.
Was ist also der Unterschied zwischen Starlink und dem traditionellen Satellitenkommunikationsmodell?
Der typische Punkt ist die große Zahl. Es gibt Tausende von V1-Versionen und Zehntausende von V2-Versionen. Wenn der herkömmliche Raketenstartmodus verwendet wird, sind die Startkosten zu hoch und er ist nicht wirtschaftlich. Allerdings können wiederverwendbare Raketen wie SpaceX die Kosten für Raketenstarts erheblich senken und so einen reibungslosen Ablauf des Geschäftsmodells von Starlink ermöglichen.
Der Realität nach zu urteilen, hinkt das Kommunikationsnetz in den Vereinigten Staaten hinterher. Einerseits mangelt es an Infrastrukturausbau in weiten und dünn besiedelten Gebieten. Andererseits sind die Kosten für Infrastruktur wie Glasfaser und andere Kommunikationseinrichtungen hoch. Die Monopolstellung mehrerer großer Betreiber führt zu relativ hohen Breitbandkosten. Aus diesem Grund sind Satellitenkommunikationsnetze in den USA wertvoller als in China.
Die Rechenleistung im Weltraum ist noch weit entfernt, daher ist Starlink derzeit eine echte Cashflow-Quelle, und die Reife von Starlink ist auch eine Bestätigung, die SpaceX dabei helfen wird, in Zukunft Aufträge von der US-Regierung und dem US-Militär zu erhalten.
Hier machen wir eine Rechnung:
Derzeit handelt es sich bei den im Rahmen des Starlink-Projekts im Einsatz befindlichen Satelliten hauptsächlich um V1-Versionen (hauptsächlich V1.5 und V2 mini). Sie stehen vor dem Problem einer verringerten Bandbreite und einer schlechten Erfahrung nach dem Zustrom einer großen Anzahl von Benutzern, wodurch das Benutzerwachstum gehemmt wird.
SpaceX wird in Zukunft V2-Satelliten starten. Den obigen Berechnungen zufolge kann V2 die Starlink-Kapazität deutlich erhöhen, erfordert aber auch enorme Investitionen. Beispielsweise kostet die V1.5-Version des Satelliten 1,5 Milliarden US-Dollar, die V2-Version könnte jedoch auf über 60 Milliarden US-Dollar steigen.
Die obigen Berechnungen basieren auf theoretischen Annahmen, aber die Realität ist, dass Starlink in Zukunft der Konkurrenz ausgesetzt sein wird und keine marktbeherrschende Stellung behalten wird, sodass die oben genannten Gewinnerwartungen von V2 möglicherweise optimistisch sind.
(2) Aus Wettbewerbssicht ist SpaceX nicht ohne Wettbewerbsdruck
Das globale Internetgeschäft von SpaceX wird von Bezos herausgefordert, und auch China beschleunigt den Fortschritt; Gleichzeitig wird das Geschäft des Unternehmens mit D2D-Mobilfunk-Direktverbindungen (Kommunikationssatelliten-Direktverbindung zum Mobiltelefon) von AST SpaceMobile und anderen herausgefordert.
Sowohl die Spektrumsressourcen als auch die Orbitalressourcen sind begrenzt, und im Russland-Ukraine-Konflikt hat Starlink den enormen militärischen Wert hinter seinem kommerziellen Wert unter Beweis gestellt. Daher hängt der Wettbewerb um Orbital- und Spektrumsressourcen nicht nur mit dem kommerziellen Wert zusammen, sondern auch mit der nationalen Sicherheit verschiedener Länder. Daher ist der aktuelle Wettbewerb um Spektrumsressourcen und Orbitressourcen dringend.
Im nächsten Artikel werden wir den Wettbewerbsstatus der Branche sowie die Aufstellung und den Fortschritt der Wettbewerber besprechen.
(3) Die Instabilität staatlicher Anordnungen und potenzielle politische Faktoren
Die Zusammenarbeit mit der NASA ist instabil: Nach früheren Konflikten zwischen US-Präsident Trump und Musk drohte Trump damit, die milliardenschweren „staatlichen Subventionen und Verträge“ von SpaceX zu kündigen und Musks Nominierung für das Amt des NASA-Direktors zurückzuziehen. Seitdem haben die mehrfachen Testfehler von Starship zu Verzögerungen im Artemis-Programm der NASA geführt, sodass der amtierende NASA-Administrator den Mondlandervertrag erneut für Konkurrenten wie Blue Origin geöffnet hat.
Darüber hinaus unterliegt SpaceX bei der Weiterentwicklung des Starship-Projekts weiterhin einer strengen Prüfung durch die FAA und andere Aufsichtsbehörden. Nachdem SpaceX an die Börse gegangen ist, könnte es sein Narrativ stärken und zu „too big to fail“ werden, was auch eine seiner Überlegungen sein könnte.
3. Ist Weltraum-Computing also wirklich machbar?
1. Die Vereinigten Staaten und China haben aus experimenteller Sicht einige Fortschritte gemacht
Derzeit haben einige Unternehmen und Einrichtungen vorläufige Vereinbarungen getroffen, die sich im Wesentlichen im experimentellen Stadium und in der Technologieüberprüfungsphase befinden, hauptsächlich in den Vereinigten Staaten und China:
2. Mit welchen Engpässen werden wir konfrontiert sein, wenn wir Rechenleistung im Weltraum erreichen wollen? Es gibt hauptsächlich folgende Schwierigkeiten:
(1) Problem mit den Einführungskosten
Dies ist ein Problem, an dessen Lösung SpaceX hart arbeitet.
Wenn die Kosten für Raketenstarts zum Transport von Satelliten in die niedrige Erdumlaufbahn (LEO) auf weniger als 200 US-Dollar/kg gesenkt werden, sind Berechnungen im Google-Papier zufolge Weltraumdatenzentren wirtschaftlich machbar. Wenn die Startkosten weniger als 200 US-Dollar/kg betragen, belaufen sich die Gesamtkosten des Starlink-V2-Satelliten seinen Berechnungen zufolge auf 810–7500 US-Dollar/kW/Jahr. Dementsprechend betragen die Energiekosten des US-amerikanischen Bodendatenzentrums 570–3000 US-Dollar/kW/Jahr. Die beiden sind größenmäßig gleichwertig.
(2) Fragen des Strahlenschutzes
Es gibt eine große Anzahl kosmischer Strahlen und hochenergetischer Teilchen im Weltraum, die TID-Gesamtdosiseffekte und SEEs-Einzelteilcheneffekte erzeugen, was zu Datenfehlern führt.
Wenn Sie die oben genannten Probleme lösen möchten, müssen Sie dem Chip eine Anti-Strahlungskonfiguration hinzufügen, was die Kosten erhöht. Darüber hinaus nutzten Satelliten in der Vergangenheit zur Reduzierung der Strahlungseinflüsse meist nur traditionellere Chipprozesse (je größer der Prozess, desto weniger von der Strahlung betroffen), und die Rechenleistung reichte bei weitem nicht aus, um den Bedarf zu decken. Wenn fortschrittliche Prozesschips verwendet werden, müssen diese mit einer streng fehlertoleranten Architektur ausgestattet sein, was sich auf die Recheneffizienz auswirkt.
Vergleich der Leistung zwischen vorhandenen strahlungsgehärteten Prozessoren und ausgereiften terrestrischen COTS
Chips und Kühlkörper werden auf der Schattenseite des Photovoltaikmoduls platziert, um die Auswirkungen der Sonneneinstrahlung zu reduzieren.
Allerdings nutzten sie laut Google-Papier ihre V6e Trillium Cloud TPU mit einem AMD-Serverhost für TID-Tests. Nur HBM zeigte eine höhere TID-Empfindlichkeit und zeigte Störungen bei einer Dosis von 2 Krad (Si), aber diese Zahl erreichte auch das Dreifache der erforderlichen unteren Dosisgrenze.
Darüber hinaus funktioniert End-to-End-Computing immer.
Beim SEEs-Test ähnelt die Leistung von HBM und dem Computer insgesamt der des TID-Tests. Kurz gesagt: Tests zufolge können Server, die mit TPU ausgestattet sind, Strahlungsschocks in der Weltraumumgebung standhalten.
(3) Problem der Vakuumwärmeableitung
Wir wissen, dass es im Weltraum keine Luft gibt und wir uns zur Wärmeableitung nur auf Wärmestrahlung verlassen können. Diese Wärmeableitungseffizienz ist äußerst gering. Eine derzeit relativ praktikable Lösung besteht darin, einen Flüssigkeitskreislauf und einen Strahlungsstrahler zu konfigurieren.
Strahlungswärmesenken können durch ihre große Fläche die Ineffizienz der Strahlungswärmeableitung ausgleichen, allerdings steigen dadurch die Kosten. Gleichzeitig gibt es viele Engpässe bei den Fluidkreislauf-Technologien, die weiter überwunden werden müssen.
Schematische Darstellung des Wärmemanagementsystems für ein Weltraum-Rechenzentrum
(4) Fragen der Energieversorgung
Obwohl durch die Konfiguration von Weltraum-Photovoltaik in einer geosynchronen Umlaufbahn theoretisch eine unterbrechungsfreie Stromerzeugung rund um die Uhr erreicht werden kann und die Effizienz der Stromerzeugung höher ist als am Boden, ist es sehr schwierig, großflächige Photovoltaik-Anlagen im Weltraum einzusetzen, und die im Weltraum erforderlichen Photovoltaikmodule unterscheiden sich völlig von denen am Boden und müssen in der Lage sein, sich an die Weltraumumgebung anzupassen. Die derzeit gängige Lösung ist die Verwendung von GaAs, da es für Umgebungen mit hohen Temperaturen, Vakuum und starker Strahlung geeignet ist. In Zukunft könnten p-Typ-HJT oder Perowskit verwendet werden, aber die Kosten werden natürlich immer noch höher sein als bei gewöhnlichen Boden-Photovoltaikmodulen.
(5) Probleme bei der Datenübertragung
Derzeit können Starlink-Satelliten mit Laserverbindungen mit Übertragungsraten von 100 Gbit/s ausgestattet werden. China fördert auch die 100-Gbit/s-Laserkommunikationsverbindungstechnologie, kann jedoch immer noch nicht die vom Computercluster benötigte Bandbreite erfüllen (die möglicherweise 10 Tbit/s oder sogar 100 Tbit/s erfordert). Wenn das Laserterminal deutlich vergrößert wird, erhöhen sich Gewicht und Kosten des Satelliten.
Dem Google-Artikel zufolge ist es jedoch möglich, durch den Einsatz der COTS-DWDM-Transceiver-Technologie eine Gesamtbandbreite von 10 Tbit/s pro Verbindung zu erreichen, diese ist jedoch nicht für große Entfernungen geeignet. Daher besteht eine praktikable Lösung darin, Satelliten in enger Formation zu verwenden (der Abstand zwischen den Satelliten beträgt Hunderte von Kilometern oder weniger), um die Kosten zu senken.
Google-Artikel zum Zusammenhang zwischen Bandbreite und Entfernung des Schemas zur Verbesserung der Übertragungsbandbreite zwischen Satelliten
(6) Wartungsprobleme im Orbit
Derzeit befindet sich die Technologie zur Wartung von Weltraumrobotern noch im experimentellen Stadium, sodass wir uns bei Störungen nur darauf verlassen können, dass Satelliten mit Selbstdiagnose- und Reparaturfunktionen ausgestattet sind, andernfalls müssen sie häufig ausgetauscht werden. Darüber hinaus können nach dem Einsatz von Satelliten die Rechenleistungschips nicht wie am Boden ausgetauscht werden, sondern nur der gesamte Satellit, was die Kosten erhöht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es für die aktuellen Probleme grundsätzlich mögliche Lösungen in der Theorie gibt. Für die praktische Anwendung müssen jedoch einerseits viele konkrete technische Probleme gelöst werden. Der größte Engpass ist hingegen nach wie vor die Kostenfrage, also ob diese wirtschaftlich kalkulierbar ist.
4. Zusammenfassung
Aus Nachfragesicht hat Starlink ein realisierbares Gewinnmodell für die kommerzielle Luft- und Raumfahrt- und Satellitenindustrie erreicht, und der Wettbewerb um Weltraumressourcen hat dem Branchenwachstum Sicherheit gegeben. Auf dieser Grundlage ist Weltraumrechenleistung realisierbar und bietet der kommerziellen Luft- und Raumfahrt somit eine echte Option im Kontext von Energieengpässen. Daher halten wir insgesamt an unseren optimistischen Erwartungen für das Wachstum der Branchennachfrage fest.
Aus Sicht der Branchenteilnehmer glauben wir, dass SpaceX einen machbaren Weg für das recycelbare Raketenmodell eingeschlagen hat: Eine deutliche Kostenreduzierung durch Recyclingfähigkeit ist aus technischer und geschäftsmodellbezogener Sicht erreichbar.
Dies bringt einerseits Wachstumssicherheit für die Branche. Andererseits ist es auch eine Chance für andere Unternehmen, diesen Weg zu beschreiten und sich auf ihre Late-Mover-Vorteile zu stützen. Im nächsten Artikel werden wir uns darauf konzentrieren, die Akteure der Branche und die Wettbewerbslandschaft zu sortieren.