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私人航天,何以成功?

北京時間2018年2月7日凌晨,美國SpaceX公司的「獵鷹重型」火箭在美國佛羅里達肯尼迪航天中心發射成功,攜帶特斯拉電動汽車飛往太空。「獵鷹重型」近地軌道的有效載荷達到了63.8噸,其運載能力在世界上是領先的,超過了美國的德爾塔IV型(載荷28噸)以及中國的「長征5號」(載荷25噸)等先進大型現役火箭。而且,「獵鷹重型」火箭的發射費用在9000萬美元左右,是所有現役火箭中發射成本最低的。在許多人看來,獵鷹重型火箭的成功發射已經令人類殖民火星的夢想變得越發現實。

這已經不是SpaceX第一次引起全球轟動了,在2017年,該公司創紀錄地成功發射18次火箭,次數與中國持平。算上2018年的這次開門紅,SpaceX一次又一次證明了,在昂貴、複雜、技術難度超高且普遍由「國家隊」主導的太空領域,區區一個美國私營企業也能毫不遜色地挑起大梁。那麼,SpaceX是如何獲得成功的呢?

國家

航天失去動力

SpaceX其實是一家只有16年歷史的年輕公司,該公司之所以能夠在極短的時間裡迅速成長,最重要的原因就是它得到了美國宇航局這個巨人的扶持,而這種扶持既包括雄厚的資金投入、技術積累,也包括完善了數十年的一系列政策。

眾所周知,美國擁有世界上最發達的航天工業,論及每年的資金投入,中國、俄羅斯等國遠遠不及美國財大氣粗,如果再談談航天歷史積累的話,世界其他各國更加難以與美國比肩了。早在1958年,美國就成立了專門負責太空行動的機構——美國宇航局(NASA),冷戰時期,為了贏得與蘇聯的太空競賽,美國宇航局享受著美國政府的優先撥款,結果成就了美國太空事業的大跨度發展。比如,1961年,美國就可以把宇航員送入太空了;而1969年,美國實現人類登月並研製成了至今仍然令各國火箭專家仰視的「土星5」超重型運載火箭(載荷119噸)。

不過,在一次又一次登月成功之後,美國太空事業開始失去了方向,美國人感覺不到探索太空與自身福祉有什麼關聯,逐漸失去了對太空項目的關注和興趣,美國政府不能再像以前那樣給予宇航局大量的資金支持。

20世紀80年代,「挑戰者」號太空梭的爆炸以及冷戰的結束,導致了美國的太空事業陷入了低潮。於是,美國人開始重新思考太空。他們發現,舉國體制的傳統航天存在一些弊端,在舊體制下,美國宇航局以及普惠、波音、洛馬等處於壟斷地位的航天巨頭頂著高大上的光環,缺少外部競爭,背後又有財政的支持,這種僵化的利益格局既不利於航天技術的創新,又會產生監管缺失、浪費財力去做面子工程的問題。

政府

開放私營航天

為了給太空事業注入新的活力,美國政府開始對太空政策進行改革。1984年,美國政府頒布《商業太空發射法案》,允許民間自行發射火箭,並宣布,為了讓太空事業利於大眾,要求美國宇航局盡最大努力發掘太空商業價值。1990年,美國政府又頒布法律,要求美國宇航局僱傭私營企業來發射火箭,一大批私人發射服務供應商應運而生。

到了1991年,蘇聯解體,這標誌著美國太空爭霸的最大的對手已經不在了,美國政府更沒有必要為了展示自己,而在一些地方浪費資金了。於是,美國宇航局的經費進一步降低,連鼎盛時期的三分之一都不到了。美國宇航局為了自救,於1994年提出了《技術轉讓計劃》,並且在已經不多的預算里再拿出20%,用來支持美國宇航局的民間合作夥伴,進行技術轉讓和研發。

隨著美國宇航局在過去數十年時間裡對航天工業的巨額投資,以及其和波音等老牌大公司的合作,美國航天工業仍然一直保持著世界上最高的技術水平和最完善的產業鏈,還有眾多經驗豐富的工程人員。於是,大量的私營太空公司雨後春筍般地冒了出來,其中就有埃隆·馬斯克在2002年創立的SpaceX公司。

在技術方面,SpaceX不僅可以從波音等富有經驗的公司挖來現成的人才,還能得到美國宇航局的技術。SpaceX主要的技術專利都來自美國宇航局及其下屬的戈達德航天飛行中心、約翰遜航天中心、肯尼迪航天中心、馬歇爾航天飛行中心、斯坦尼斯航天中心和噴氣推進實驗室。為了一些項目的需要,美國宇航局也常常會為SpaceX提供研發設備和試驗場地,用自己的技術和設備優勢幫助SpaceX更好地研發,並節約成本。獵鷹9號火箭上使用的梅林發動機原型是美國宇航局當年用於載人登月的火箭發動機,美國宇航局把梅林發動機的全套技術轉讓給SpaceX,SpaceX在原有基礎上進行了改造和升級。可以說獵鷹火箭的技術是美國幾十年航天領域技術的集成和結晶,而不是SpaceX在短短几年裡自己研製出來的。

為了扶持SpaceX,美國宇航局把自己的核心技術骨幹派駐到公司,其中包括一批航天業內的頂尖高手。再加上SpaceX從美國宇航局及行業內挖來的業界的技術精英,SpaceX擁有了一大批業內頂尖的技術人員,保障了其技術研發的成功率和對外融資的實力。政策方面,美國軍方和美國宇航局都願意租用基礎設施給SpaceX,該公司的火箭,基本上全是在官方的發射場升空的。

同時,美國政府仍在不斷鼓勵民間力量。2015年,美國政府又通過了《美國商業太空發射競爭法案》,法案規定,未來將陸續給國內商業太空公司派發執照,允許私營企業進入外太空探索,以便促進商業航天發展、開發新能源,空間礦工對自己帶回來的礦物質,將保留所有權和使用權。這意味著,在太空領域,私營公司的營收有了法律保護。和美國比,歐洲雖然最早出現了私營火箭製造的項目,但是由於國家不支持,最終也成為政策和政治的犧牲品。

私人

航天引領新時代

良好的制度加上雄厚的實力積累,使得私營的SpaceX脫穎而出,成為航天領域新時代的弄潮兒。2018年,SpaceX還會繼續進行多次火箭發射任務,客戶包括商業衛星運營商、軍事組織,以及美國宇航局。

毫無疑問,SpaceX已經發展壯大,成為太空商業領域中強有力的競爭者。然而,在美國,強勢崛起的私營航天企業還有很多。這些企業的業務已經全面覆蓋了太空領域中的11個子行業——衛星發射、衛星互聯網、深空探測、月球登陸、地球觀測、小行星採礦、太空碎片、太空旅遊、太空研究以及太空製造等。

藍色起源由亞馬遜公司創始人傑弗里·貝索斯於2000年創辦,是目前私營航天中與SpaceX齊名的龍頭企業,對於太空領域中的所有子行業都有涉獵,該公司也將於2020年發射重型火箭「新格倫」號,其長遠目標是把數百萬人送到太空居住生活。

維珍銀河公司是英國億萬富翁理查德·布蘭森創辦的,2016年,該公司在美國加利福尼亞州正式發布未來用於太空旅行的新版太空船,對外推出民間太空旅行服務,票價只要25萬美元,包括賈斯汀·比伯、萊昂納多·迪卡普里奧在內的許多名人都已預訂了門票。

火箭實驗室又是美國一家從事商業航天的私營企業,與SpaceX這種雄心勃勃的私人航天企業不同,火箭實驗室致力於使用3D列印等成本較低的方式製造小型火箭,以滿足民間對微型人造衛星部署的需求;還有,行星資源公司計劃利用飛船捕獲以超音速飛行的小行星,並展開鑽探;而新時代太空科技公司的目標是在月球建立基地,開採月球資源。

商業

文化的土壤

政策和技術底子當然是SpaceX成功的最重要的原因,但相比較於舉國體制,美國獨特的文化也是孕育私營太空企業的良好土壤。

SpaceX的成功就帶有明顯的美國商業文化特徵。美國商業文化的一大特點就是鼓勵競爭,降低成本,追求利潤。在美國人看來,私營企業的運轉效率和競爭性都要強於國有企業,所以,各種政府投資項目基本上都會通過競標的方式外包給私營企業。一個典型的案例就是,1984年洛杉磯奧運會,美國政府將所有項目外包,改變了多年來舉辦奧運會就是做虧本生意的狀況,一舉盈利。

實際上,SpaceX就是通過和其他私營公司競標才得到了美國宇航局等客戶的發射項目的。為獲取利潤,SpaceX會在滿足客戶要求的前提下盡量降低成本。目前,SpaceX每次發射費用為6000萬美元,「獵鷹重型」更是性價比極高,63.8噸的運力只要9000萬美元,遠遠低於競爭對手(其他機構每次發射通常要收費數億美元,比如,俄羅斯「聯盟號」飛船每搭乘一位美國宇航員,就要向美國宇航局收取7000萬美元)。

SpaceX是通過設計優化、回收火箭、改善管理等方法來降低成本的。比如,一直以來,航空界有一種成見就是發動機越多越不安全,SpaceX不走尋常路,他們不斷地研發試驗,最後得出的結論是只要發動機不發生爆炸這類災難性故障,多個發動機並聯仍然可以做出可靠的設計。「獵鷹重型火箭」便以「非主流」的設計捆綁了27台發動機,提高了運載能力,節省了昂貴的發動機研發成本。

又比如,火箭中有一個叫做「共底儲箱」的部位一向加工難度高、廢品率高,帶來很高的製造成本,於是,「獵鷹重型火箭」使用了昂貴結實的鋁鋰合金「共底儲箱」,以提高回收利用率;另外,公司極力避免傳統航空集團的官僚作風,公司幾乎全是工程技術人員,管理人員比例極低,而且員工很少在辦公室處理文件,他們將精力用於搭建平台、測試零件,企業洋溢著一股實幹者的活力。當SpaceX用10億美元就實現了美國宇航局花270億美元都做不到的事情的時候,它必然可以在太空航天的市場競爭中獲取優勢,得到大量訂單。

科幻

文化深植人心

美國人特有的冒險精神和發達的科幻文化容易培養出埃隆·馬斯克式的企業家。SpaceX並非美國僅有的知名航天私企,傑夫?貝佐斯的藍色起源、理查德?布蘭森的維珍銀河、彼得?貝克的火箭實驗室同樣被人們看好。這些私營航天企業背後的企業家喜歡冒險,從小深受外星電影、科幻小說和漫畫的影響,對太空充滿了好奇心和想像力。

馬斯克本人小時候看過科幻小說《銀河系漫遊指南》,此次「獵鷹重型火箭發射」,他專門在特斯拉車的屏幕上打出了《銀河系漫遊指南》封面上的一句話——「Don"t Panic」(不要恐慌),可見科幻文化對他影響之深。而且,馬斯克所設想的殖民火星計劃,有很多具體細節直接摘錄自科幻小說。比如,他提到去火星的宇宙飛船將會以甲烷為動力,而地球和火星都可以製造甲烷;新火星人還要在火星上建立自己的磁場,像地球大氣層一樣阻擋帶電粒子,以保護人類不受宇宙輻射傷害……這些設想的靈感都來自科幻小說。

而且,這些從小受美國科幻文化熏陶的美國人,似乎真誠地以「改變世界」作為追求目標,而不是滿足於拿著噱頭去騙政府的補貼,或者是做一個處於優越地位的尸位素餐者。在中國,科幻文化並沒有美國這麼發達,這可能也是中國企業家目前不會想到去涉足太空事業的原因。

當然,文化氛圍只是美國SpaceX成功的輔助因素,國家強大、實力雄厚才是美國私營航天崛起的根本原因。如果國家有了更多的扶植政策以及足夠的技術、人才儲備,中國民營航天企業必然也會有突破性的發展。


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