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私人航天,何以成功?

北京时间2018年2月7日凌晨,美国SpaceX公司的“猎鹰重型”火箭在美国佛罗里达肯尼迪航天中心发射成功,携带特斯拉电动汽车飞往太空。“猎鹰重型”近地轨道的有效载荷达到了63.8吨,其运载能力在世界上是领先的,超过了美国的德尔塔IV型(载荷28吨)以及中国的“长征5号”(载荷25吨)等先进大型现役火箭。而且,“猎鹰重型”火箭的发射费用在9000万美元左右,是所有现役火箭中发射成本最低的。在许多人看来,猎鹰重型火箭的成功发射已经令人类殖民火星的梦想变得越发现实。

这已经不是SpaceX第一次引起全球轰动了,在2017年,该公司创纪录地成功发射18次火箭,次数与中国持平。算上2018年的这次开门红,SpaceX一次又一次证明了,在昂贵、复杂、技术难度超高且普遍由“国家队”主导的太空领域,区区一个美国私营企业也能毫不逊色地挑起大梁。那么,SpaceX是如何获得成功的呢?

国家航天失去动力

SpaceX其实是一家只有16年历史的年轻公司,该公司之所以能够在极短的时间里迅速成长,最重要的原因就是它得到了美国宇航局这个巨人的扶持,而这种扶持既包括雄厚的资金投入、技术积累,也包括完善了数十年的一系列政策。

众所周知,美国拥有世界上最发达的航天工业,论及每年的资金投入,中国、俄罗斯等国远远不及美国财大气粗,如果再谈谈航天历史积累的话,世界其他各国更加难以与美国比肩了。早在1958年,美国就成立了专门负责太空行动的机构——美国宇航局(NASA),冷战时期,为了赢得与苏联的太空竞赛,美国宇航局享受着美国政府的优先拨款,结果成就了美国太空事业的大跨度发展。比如,1961年,美国就可以把宇航员送入太空了;而1969年,美国实现人类登月并研制成了至今仍然令各国火箭专家仰视的“土星5”超重型运载火箭(载荷119吨)。

不过,在一次又一次登月成功之后,美国太空事业开始失去了方向,美国人感觉不到探索太空与自身福祉有什么关联,逐渐失去了对太空项目的关注和兴趣,美国政府不能再像以前那样给予宇航局大量的资金支持。

20世纪80年代,“挑战者”号航天飞机的爆炸以及冷战的结束,导致了美国的太空事业陷入了低潮。于是,美国人开始重新思考太空。他们发现,举国体制的传统航天存在一些弊端,在旧体制下,美国宇航局以及普惠、波音、洛马等处于垄断地位的航天巨头顶着高大上的光环,缺少外部竞争,背后又有财政的支持,这种僵化的利益格局既不利于航天技术的创新,又会产生监管缺失、浪费财力去做面子工程的问题。

政府开放私营航天

为了给太空事业注入新的活力,美国政府开始对太空政策进行改革。1984年,美国政府颁布《商业太空发射法案》,允许民间自行发射火箭,并宣布,为了让太空事业利于大众,要求美国宇航局尽最大努力发掘太空商业价值。1990年,美国政府又颁布法律,要求美国宇航局雇佣私营企业来发射火箭,一大批私人发射服务供应商应运而生。

到了1991年,苏联解体,这标志着美国太空争霸的最大的对手已经不在了,美国政府更没有必要为了展示自己,而在一些地方浪费资金了。于是,美国宇航局的经费进一步降低,连鼎盛时期的三分之一都不到了。美国宇航局为了自救,于1994年提出了《技术转让计划》,并且在已经不多的预算里再拿出20%,用来支持美国宇航局的民间合作伙伴,进行技术转让和研发。

随着美国宇航局在过去数十年时间里对航天工业的巨额投资,以及其和波音等老牌大公司的合作,美国航天工业仍然一直保持着世界上最高的技术水平和最完善的产业链,还有众多经验丰富的工程人员。于是,大量的私营太空公司雨后春笋般地冒了出来,其中就有埃隆·马斯克在2002年创立的SpaceX公司。

在技术方面,SpaceX不仅可以从波音等富有经验的公司挖来现成的人才,还能得到美国宇航局的技术。SpaceX主要的技术专利都来自美国宇航局及其下属的戈达德航天飞行中心、约翰逊航天中心、肯尼迪航天中心、马歇尔航天飞行中心、斯坦尼斯航天中心和喷气推进实验室。为了一些项目的需要,美国宇航局也常常会为SpaceX提供研发设备和试验场地,用自己的技术和设备优势帮助SpaceX更好地研发,并节约成本。猎鹰9号火箭上使用的梅林发动机原型是美国宇航局当年用于载人登月的火箭发动机,美国宇航局把梅林发动机的全套技术转让给SpaceX,SpaceX在原有基础上进行了改造和升级。可以说猎鹰火箭的技术是美国几十年航天领域技术的集成和结晶,而不是SpaceX在短短几年里自己研制出来的。

为了扶持SpaceX,美国宇航局把自己的核心技术骨干派驻到公司,其中包括一批航天业内的顶尖高手。再加上SpaceX从美国宇航局及行业内挖来的业界的技术精英,SpaceX拥有了一大批业内顶尖的技术人员,保障了其技术研发的成功率和对外融资的实力。政策方面,美国军方和美国宇航局都愿意租用基础设施给SpaceX,该公司的火箭,基本上全是在官方的发射场升空的。

同时,美国政府仍在不断鼓励民间力量。2015年,美国政府又通过了《美国商业太空发射竞争法案》,法案规定,未来将陆续给国内商业太空公司派发执照,允许私营企业进入外太空探索,以便促进商业航天发展、开发新能源,空间矿工对自己带回来的矿物质,将保留所有权和使用权。这意味着,在太空领域,私营公司的营收有了法律保护。和美国比,欧洲虽然最早出现了私营火箭制造的项目,但是由于国家不支持,最终也成为政策和政治的牺牲品。

私人航天引领新时代

良好的制度加上雄厚的实力积累,使得私营的SpaceX脱颖而出,成为航天领域新时代的弄潮儿。2018年,SpaceX还会继续进行多次火箭发射任务,客户包括商业卫星运营商、军事组织,以及美国宇航局。

毫无疑问,SpaceX已经发展壮大,成为太空商业领域中强有力的竞争者。然而,在美国,强势崛起的私营航天企业还有很多。这些企业的业务已经全面覆盖了太空领域中的11个子行业——卫星发射、卫星互联网、深空探测、月球登陆、地球观测、小行星采矿、太空碎片、太空旅游、太空研究以及太空制造等。

蓝色起源由亚马逊公司创始人杰弗里·贝索斯于2000年创办,是目前私营航天中与SpaceX齐名的龙头企业,对于太空领域中的所有子行业都有涉猎,该公司也将于2020年发射重型火箭“新格伦”号,其长远目标是把数百万人送到太空居住生活。

维珍银河公司是英国亿万富翁理查德·布兰森创办的,2016年,该公司在美国加利福尼亚州正式发布未来用于太空旅行的新版太空船,对外推出民间太空旅行服务,票价只要25万美元,包括贾斯汀·比伯、莱昂纳多·迪卡普里奥在内的许多名人都已预订了门票。

火箭实验室又是美国一家从事商业航天的私营企业,与SpaceX这种雄心勃勃的私人航天企业不同,火箭实验室致力于使用3D打印等成本较低的方式制造小型火箭,以满足民间对微型人造卫星部署的需求;还有,行星资源公司计划利用飞船捕获以超音速飞行的小行星,并展开钻探;而新时代太空科技公司的目标是在月球建立基地,开采月球资源。

商业文化的土壤

政策和技术底子当然是SpaceX成功的最重要的原因,但相比较于举国体制,美国独特的文化也是孕育私营太空企业的良好土壤。

SpaceX的成功就带有明显的美国商业文化特征。美国商业文化的一大特点就是鼓励竞争,降低成本,追求利润。在美国人看来,私营企业的运转效率和竞争性都要强于国有企业,所以,各种政府投资项目基本上都会通过竞标的方式外包给私营企业。一个典型的案例就是,1984年洛杉矶奥运会,美国政府将所有项目外包,改变了多年来举办奥运会就是做亏本生意的状况,一举盈利。

实际上,SpaceX就是通过和其他私营公司竞标才得到了美国宇航局等客户的发射项目的。为获取利润,SpaceX会在满足客户要求的前提下尽量降低成本。目前,SpaceX每次发射费用为6000万美元,“猎鹰重型”更是性价比极高,63.8吨的运力只要9000万美元,远远低于竞争对手(其他机构每次发射通常要收费数亿美元,比如,俄罗斯“联盟号”飞船每搭乘一位美国宇航员,就要向美国宇航局收取7000万美元)。

SpaceX是通过设计优化、回收火箭、改善管理等方法来降低成本的。比如,一直以来,航空界有一种成见就是发动机越多越不安全,SpaceX不走寻常路,他们不断地研发试验,最后得出的结论是只要发动机不发生爆炸这类灾难性故障,多个发动机并联仍然可以做出可靠的设计。“猎鹰重型火箭”便以“非主流”的设计捆绑了27台发动机,提高了运载能力,节省了昂贵的发动机研发成本。

又比如,火箭中有一个叫做“共底储箱”的部位一向加工难度高、废品率高,带来很高的制造成本,于是,“猎鹰重型火箭”使用了昂贵结实的铝锂合金“共底储箱”,以提高回收利用率;另外,公司极力避免传统航空集团的官僚作风,公司几乎全是工程技术人员,管理人员比例极低,而且员工很少在办公室处理文件,他们将精力用于搭建平台、测试零件,企业洋溢着一股实干者的活力。当SpaceX用10亿美元就实现了美国宇航局花270亿美元都做不到的事情的时候,它必然可以在太空航天的市场竞争中获取优势,得到大量订单。

科幻文化深植人心

美国人特有的冒险精神和发达的科幻文化容易培养出埃隆·马斯克式的企业家。SpaceX并非美国仅有的知名航天私企,杰夫•贝佐斯的蓝色起源、理查德•布兰森的维珍银河、彼得•贝克的火箭实验室同样被人们看好。这些私营航天企业背后的企业家喜欢冒险,从小深受外星电影、科幻小说和漫画的影响,对太空充满了好奇心和想象力。

马斯克本人小时候看过科幻小说《银河系漫游指南》,此次“猎鹰重型火箭发射”,他专门在特斯拉车的屏幕上打出了《银河系漫游指南》封面上的一句话——“Don't Panic”(不要恐慌),可见科幻文化对他影响之深。而且,马斯克所设想的殖民火星计划,有很多具体细节直接摘录自科幻小说。比如,他提到去火星的宇宙飞船将会以甲烷为动力,而地球和火星都可以制造甲烷;新火星人还要在火星上建立自己的磁场,像地球大气层一样阻挡带电粒子,以保护人类不受宇宙辐射伤害……这些设想的灵感都来自科幻小说。

而且,这些从小受美国科幻文化熏陶的美国人,似乎真诚地以“改变世界”作为追求目标,而不是满足于拿着噱头去骗政府的补贴,或者是做一个处于优越地位的尸位素餐者。在中国,科幻文化并没有美国这么发达,这可能也是中国企业家目前不会想到去涉足太空事业的原因。

当然,文化氛围只是美国SpaceX成功的辅助因素,国家强大、实力雄厚才是美国私营航天崛起的根本原因。如果国家有了更多的扶植政策以及足够的技术、人才储备,中国民营航天企业必然也会有突破性的发展。

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