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SpaceX 靠什麼屢獲「現象級」表現?

隨著全球現役運送能力最大的運載火箭——美國SpaceX 公司「 獵鷹」重型運載火箭的首飛成功,一輛櫻桃紅特斯拉Roadster電動敞篷跑車進入地球-火星轉移軌道,兩枚助推器同時回收,SpaceX 公司再次震驚世界,強大的科技創新能力令世人印象深刻。那麼,是什麼成就了SpaceX公司近年來不斷驚艷世界的「現象級」表現,這又對我國商業航天發展帶來哪些啟示與借鑒呢?


開啟商用軌道運輸服務的全新模式

2011 年7 月21 日,美國亞特蘭蒂斯號太空梭劃破長空降落到佛羅里達州肯尼迪航天中心,圓滿完成了它的最後一次太空飛行。這標誌著美國30 年太空梭時代的結束。

太空梭是人類航天史上第一種重複使用的載人航天器,可以實現向近地軌道運送人員和貨物(包括衛星),並對在軌衛星進行維修和回收。太空梭的退役迫使美國只能通過俄羅斯的進步號、歐空局的「 自動轉移飛行器」(ATV)和日本的「H-2 轉移飛行器」(HTV)實現對國際空間站的貨物補給。而對於人員的運送,則只能依賴於俄羅斯的聯盟號飛船。

為了擺脫窘境,NASA 積極推動「商業軌道運輸服務」(COTS),希望引入民間資本來發展近地軌道運輸。2004 年,美國總統小布希推出了「 星座」計劃。按照此計劃,NASA 將退出地球軌道發射任務,全面轉向深空開發,並將近地軌道運輸任務交給商業公司。儘管出於財政預算限制等原因,奧巴馬政府已於2010 年停止了「 星座」計劃,但在COTS 等計劃支持下,美國民間的商業軌道運輸服務產業結出了碩果。

2012 年5 月25 日,SpaceX 公司發射龍飛船,並成功實現了與國際空間站的對接,率先實現了民營公司向近地軌道運輸貨物的目標。SpaceX公司創造了商用軌道運輸服務的全新模式,開啟了一個新的航天時代。

與其他航空航天企業不同,SpaceX有一個強大的媒體公關團隊,從CEO埃隆·馬斯克到各個部門的管理層,均對媒體態度開放。前衛的公司形象和成功的媒體運作,使得SpaceX 在吸引人才上有著其他公司不可比擬的優勢。

作為商業航天公司,SpaceX 必須確保自己有充足的訂單以維持公司運轉。此外,為了融資、擴大經營,SpaceX還必須推出一系列宏偉的計劃,以向世人證明自己的技術能力和發展前景。


需求推進發展 創新引領革命

良好的市場環境為SpaceX公司的發展提供了難得的歷史機遇。當前,航天產業對近地軌道常態化運輸的需求旺盛,來自政府和商業市場的發射合同不斷。

例如,為了維持國際空間站的正常運行,需要定期發射貨運和載人航天器與國際空間站對接;同時,通信、導航和氣象等衛星發射的需求也處於激增的態勢。美國政府對SpaceX公司給予了大力扶持。2006年NASA推出了COTS計劃,旨在通過引入民間資本來實現對國際空間站的人員與貨物輸送。

通過兩次公開競爭,SpaceX公司與軌道科學公司分別獲得了COTS計划下2.78億美元和1.7億美元的資金支持,用以研製開發各自的運載火箭和飛船。2008年12月,NASA推出向國際空間站運送貨物的CRS項目,正式與SpaceX和軌道科學兩家公司分別簽訂了金額高達16億美元和19億美元的商業合同。2010年6月,SpaceX公司又獲得了4.92億美元的商業發射合同,以利用「獵鷹」9火箭將銥星送入地球同步軌道。2017年1月3日,NASA宣布向波音和SpaceX公司分別增訂4次商業載人運輸任務,這樣2家公司獲得的訂購任務次數均達了6次。根據2014年9月NASA簽發的CCtCap合同,NASA保證從2家公司訂購至少2次、最多6次載人飛行任務。同時NASA指出暫時不給新增訂的任務提供經費,要等到CST-100和「龍」飛船成功得到飛行認證後才給相應的撥款,目前波音和SpaceX公司正在加緊為2018年進行飛船首次載人試飛做準備。

2011年5月4日,SpaceX公司的創始人兼首席執行官馬斯克在公司網站上發表了一封題為「為什麼美國可以擊敗中國:SpaceX公司費用事實」的公開信,曆數了SpaceX公司「獵鷹」1、「獵鷹」9火箭和「龍」飛船等主要產品的價格及其研製費用。SpaceX公司成功將成本控制發揮到了極限,從而使得SpaceX公司甚至比以發射成本價格低廉著稱的中國長城公司還有優勢。SpaceX公司倡導和大力發展重複使用技術,實現不單飛船而且運載火箭重複使用,這將是SpaceX公司節約載人航天成本的關鍵舉措。

SpaceX公司的創始人埃隆·馬斯克認為,太空發射服務價格如此高昂,其中相當一部分原因是不必要的官僚機構臃腫,人浮於事的狀況在NASA也一樣嚴重。埃隆·馬斯克在SpaceX成立後做的第一件事情,就是實施10個涉及航天技術研究、裝備製造和發射的改進方案,降低成本,達到低成本商業航天服務的目的。在人員編製方面,最初成立的SpaceX公司僅有十幾名員工。在獲得投資之後,2008年,該公司員工數量才擴編到500人,2010年為1100人。相比之下,NASA鼎盛時期約有3萬僱員。今年來,在SpaceX出世、佔領了美國航天產業的相當一部分「領地」後,NASA的僱員數才下降到2萬人的水平。

在火箭設計方面,SpaceX大膽使用標準化設計,擴大標準件的應用範圍,改變了運載火箭「逐枚定製」的生產方式。SpaceX的「獵鷹」系列運載火箭在性能上與其它航天大國的運載火箭不分伯仲,但以易於製造著稱。每一枚「獵鷹」—9火箭的主體部分都是完全相同的,不管它將執行哪種類型的任務—近地軌道發射、地球同步轉移軌道還是國際空間站的飛船發射。高度通用性提高了生產效率。如「獵鷹」—9第一級和第二級的燃料箱直徑相同,只不過第二級燃料箱比第一級短些,生產設備基本相同。燃料箱內壁也是通用的—液氧儲存艙和煤油儲存艙所使用的材料相同。這樣做會使煤油儲存艙的強度過剩、增加了死重,但是能極大地簡化生產流程、降低成本。至於「龍」飛船,SpaceX更是創下了同一時間內有6艘飛船在車間進行總裝作業的記錄,達到了准流水線化製造。


SpaceX運行模式對我國航天產業的啟示

目前,在全球航天經濟迅猛發展的背景下,雖然我國航天事業取得了以載人航天與探月工程、第二代衛星導航定位系統、高解析度對地觀測系統為代表的令世人矚目的成績,其商業化發展步伐仍然較為緩慢,亟需它山之石,逐步實現航天產業商業化的目標。我國航天產業應充分發揮市場的資源配置作用,引導高科技民營企業進入,同時引入民間資本,形成政府與企業共同投入、合作開發、成果共享的局面,為民營企業進入航天領域提供公平、公開的市場環境。

縱觀SpaceX的發展歷程,美國政府對SpaceX公司的政策引導和支持在其成長壯大的過程中發揮了舉足輕重的作用。美蘇冷戰時期的軍備競賽使得美國意識到單純依靠軍費開支已經遠不能支撐龐大的國防工業基礎,因此,美國建立的國防科技工業體系即是「軍民融合」的一個典型。在美國,由像SpaceX公司這樣的民營企業承擔軍工生產任務的現象非常普遍,這種發展模式有效解決了有限軍費與巨額軍工支出之間的矛盾。美國國會的一份研究報告顯示,軍民融合給美國國防部每年節約300億美元,相當於其採辦費總額的20%以上。2015年,習近平主席首次提出把軍民融合發展上升為中國國家戰略。我國可以借鑒美國國防工業上的發展模式,打破分離的國防工業基礎和民用科技工業基礎之間的屏障,促進軍事技術和民用技術的實時更新和有機融合,形成統一的國防科研體系,以此加速軍工行業的產業化進程。

美國軍方、NASA對航天工業投資巨大,造就了當今世界上技術水平最高、產業鏈最為完善的美國航天工業體系。美國的航空航天工業體系的主承包商的典型是洛克希德·馬丁公司、波音公司、雷聲公司以及今天的SpaceX公司,其主要任務是將一個系統所有部件集成在一起,此外還負責產品中的某些重要部件、關鍵系統的研製生產。SpaceX公司位於產業鏈的頂層,其系統供應商遍及美國,甚至歐洲的BAE(英航宇系統公司)也與SpaceX有合作關係。除了產品製造,SpaceX運載火箭的發射,也需要藉助NASA和美國軍方:雷根測試場、卡納維拉爾角空軍基地的第40號航天發射複合體、范登堡空軍基地等。「獵鷹」—1號小型運載火箭在雷根測試場進行發射試驗,「獵鷹」—9系列運載火箭在卡納維拉爾角發射。SpaceX公司處於這個體系的頂端,猶如站在巨人的肩膀上,能獲得今天的成就,也非完全偶然。

在技術研究方面,SpaceX最大的後盾來自NASA。SpaceX有自己的研發部門,但是其主要的技術專利,來自於NASA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。NASA及下屬的研究中心、產業設施與SpaceX是商業合作與合同的關係。SpaceX發出需求,NASA做研究,最後SpaceX付錢、購買其完成的技術成果或專利。這些商業關係上的調整大大降低了航天技術的研發成本,縮短了研發周期。

我國航天產業長期以來還沿襲著高度集中的計劃經濟體制,形成項目國家定、資金國家拿、產品國家收的局面,在此體制下,政府承擔了項目制定者、投資者和使用者三重責任,而市場經濟的主體—企業卻未能充分發揮應用的作用。一方面,軍工企業往往存在管理成本較高、機構龐大等困境;另一方面,一些具備高效優勢的民營企業卻被隔離在產業門外。在推進航天產業化的進程中,建議政府層面從以下幾個方面加以完善:

(1)在滿足安全保密制度的前提下,充分發揮市場的資源配置作用。在航天工業領域要鼓勵多種所有制經濟形態並存,大力推行相對寬鬆自由的市場競爭機制,引導資質過硬、技術可靠的非航天領域企業或民營企業進入,科學高效地引入民間資本。

(2)以政府與企業共同投入、合作開發、共享成果的方式,對開展航天產品研製的各類企業提供資金協助。航天工業往往耗資巨大,單憑一個企業的力量恐怕難以為繼;如果國家層面適時提供資金協助,既可解決企業資金不足,也從國家高度對整個產業具有導向作用;

(3)制定、完善相關政策法規,打破藩籬,為民營企業進入航天領域提供公平、公開的市場環境。國家可以按照「分步走、有限度」的原則,逐步推進航天產業化進程。

國防工業建設政策的逐步開放,為加速發展我國航天工業的產業化進程提供了良好的政策環境。SpaceX公司的經營理念、管理模式、技術革新等方面的做法和經驗,對我國航天工業的商業化具有借鑒和指導意義。我國航天工業企業應當抓住我國空間站常態運輸、北斗導航等歷史機遇,以效益為重心、核心技術引領科技進步、穩步推進企業管理,實現航天商業化的經營目標,具體包括:

(1)創新引領。航天工業是技術、知識密集型的生產活動,要求企業通過自主創新和合作創新等多種模式,突破一批核心和關鍵技術,提升企業的技術競爭力。

(2)優化管理,建立高效管理模式。航天工業企業應充分借鑒SpaceX公司「簡約、低成本和高可靠」運行模式,嚴格成本控制、精簡機構、規範產品和生成設備,搭建通用化、普適化的航天工業平台。

(3)人才為本,打造一支技術過硬、團結協作的隊伍。對於航天此類知識高密集產業,人才是實現產業化的必備要素之一。應當根據市場發展需求和企業實際,有針對性地充實人才隊伍,優化人才結構,形成人才合理流動機制。

(4)市場導向,充分利用市場的資源調配作用。通過爭取國家計劃投資、財政撥款或以資本市場運作等方式,研製具有良好市場前景的新產品。

(5)借鑒合作,樹立國際化經營理念。加強與國內外同行企業的溝通協作,有效吸收、借鑒國際航天產品研製經驗,遵循航天產品的國際化質量評價標準,以技術創新和成本控制的方式,提高產品的性價比,培育具備國際競爭力的航天產品,積極開拓國際市場。

作者:李毅

來源:中國航天報


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