“樂觀者往往成功，悲觀者往往正確。如果你認(rèn)為某件事情會很糟糕，它就會失敗；如果你想找到數(shù)據(jù)來證明你是對的，你就會找到。悲觀主義者實(shí)際上正是這樣做的。但是，如果你認(rèn)為某件事是可能的，那么，你就會千方百計找到一種方法。甚至在你犯錯誤的時候，或者當(dāng)人們懷疑你的時候，你也會繼續(xù)努力，直到最終找到一種方法，讓夢想變成現(xiàn)實(shí)。”
——扎克伯格
在上一篇文章中，我們通過回顧NASA提出與執(zhí)行的各項計劃對美國航天事業(yè)做了簡要敘述，并分析了美國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背后邏輯——節(jié)省成本。本篇我們選取SpaceX作為典型案例做一簡要分析。
| SpaceX發(fā)展史
事實(shí)上，美國先后涌現(xiàn)出多家商業(yè)航天公司，如空間服務(wù)公司（Space Services Inc.）、美國太平洋發(fā)射系統(tǒng)有限公司（PALS）、美國休斯敦航天服務(wù)公司、SpaceX公司和藍(lán)色起源公司（Blue Origin）等，其中SpaceX公司被認(rèn)為是目前發(fā)展最為成功的私營火箭制造商。
SpaceX宣傳片《We Choose》
首先，請將手機(jī)橫過來，讓我們一張圖看懂SpaceX發(fā)展歷史：
從上圖可以看出，SpaceX迄今為止發(fā)射的幾種航天器主要包括獵鷹一號、獵鷹九號、龍飛船、獵鷹重型（還有一款獵鷹五號，屬于獵鷹九號的衍生產(chǎn)品）。下面就分別介紹一下這四種航天器。
獵鷹一號：獵鷹1號火箭是世界上第一個使用私人資金制造液態(tài)軌道火箭的計劃，每次發(fā)射只要670萬美元（2006年幣值）。獵鷹1號運(yùn)載火箭為可部分重復(fù)使用的發(fā)射系統(tǒng)，由兩級箭體組成，其中第一節(jié)由鋁合金制成，使用一顆默林引擎；第二節(jié)使用鋁鋰合金制成，可耐低溫，使用一顆Keserel引擎。
獵鷹九號：獵鷹9號高224.4英尺，寬12英尺，重110萬磅，由9個呈八邊形分布的引擎供電，引擎上的一級箭體畫著藍(lán)色SpaceX徽章和美國國旗，再往上是最終會飛向太空完成任務(wù)的二級箭體，外形優(yōu)雅，功能明確，沒有絲毫的浮夸和浪費(fèi)，可以稱作是航天領(lǐng)域的蘋果。
在回收設(shè)計上，“獵鷹9號”第一級就比“獵鷹1號”大許多，使用9臺老式莫林發(fā)動機(jī)改進(jìn)型，只不過第二級比第一級稍短。它們的頂端和外層采用航天常用的超強(qiáng)度鋁鋰合金材料制造，并在后蓋上面蓋了特制的擋熱板，用以保護(hù)“獵鷹9號”第一級和第二級在重再入地球大氣層時免遭損壞，這樣便可以回收再利用。
獵鷹九號一二級火箭回收及龍飛船回收全過程
龍飛船：美國航天飛船在2011年退役，導(dǎo)致宇航局依靠俄羅斯的聯(lián)盟號搭載宇航員來往于空間站。一旦私人太空飛行變得可行，美國宇航局希望借助龍飛船來搭載宇航員前往國際空間站，因此，SpaceX獲得美國航天局26億美元的合同以建造載人版“龍”飛船。
第一代貨運(yùn)龍飛船于2010年12月8日試飛成功，2012年5月22日發(fā)射成功，2012年10月7日，發(fā)射升空，首次向國際空間站運(yùn)送重達(dá)455公斤的貨物，2013年3月3日，在成功排除推進(jìn)器故障之后，美國SpaceX公司的“龍”飛船與國際空間站進(jìn)行了對接。第二代載人龍飛船正在研制中，預(yù)計2017年載人前往國際空間站。
獵鷹重型：“重型獵鷹”火箭是現(xiàn)役推力最大的運(yùn)載火箭。其近地軌道運(yùn)載能力達(dá)63.8噸，地球同步軌道運(yùn)載能力為26.7噸。“獵鷹重型”運(yùn)載火箭一子級采用27臺Merlin-1D 發(fā)動機(jī)，是當(dāng)前世界上發(fā)動機(jī)數(shù)目最多的火箭。同時，“獵鷹重型”運(yùn)載火箭采用了新型輕質(zhì)箭體結(jié)構(gòu)技術(shù)，氧箱利用鋁鋰合金殼體橫造技術(shù)既能保證安全又可大幅降低結(jié)構(gòu)重量，燃料箱利用箱壁桁條以及環(huán)形結(jié)構(gòu)設(shè)計增加其承載能力。
獵鷹重型發(fā)射全過程
| SpaceX做的這件事
太空產(chǎn)業(yè)有一個理論：如果一家公司能夠大幅降低每次發(fā)射的成本，并定期進(jìn)行發(fā)射，則將會為商用和科研使用有效載荷打開一個全新的市場。
SpaceX 大約每月發(fā)射一次火箭，為某個公司或某個國家運(yùn)載衛(wèi)星，或?yàn)閲H空間站補(bǔ)充供給，它以每次發(fā)射 6000 萬美元的低價打敗了美國的競爭對手們，甚至比俄羅斯和中國的價格還要低。
成本低廉的秘訣在于，SpaceX自己完成了80-90%的火箭制造工作。這些制造大部分都在霍桑火箭路1號的工廠完成。工廠車間占地55萬平方英尺，主打灰白色調(diào)，極富科幻氣息，入口懸掛著曾為國際空間站運(yùn)輸補(bǔ)給的飛船“龍”，艙室側(cè)面還留有黑色的燒痕。
除了自己承擔(dān)制造環(huán)節(jié)節(jié)省成本之外，SpaceX過硬的技術(shù)水平與回收能力大大降低了發(fā)射成本。
一是在于獵鷹系列超高的近地軌道運(yùn)力和運(yùn)載系數(shù)。獵鷹重型的近地軌道運(yùn)力達(dá)到了63.8噸。單看運(yùn)力，與之前的土星五號、能源號相比并不突出，但考慮到運(yùn)載系數(shù)的話，土星五號和能源好就顯得遜色不少，土星五號的重量達(dá)到了3,038.6噸，能源號為2400噸，而獵鷹重型僅為500余噸。
二是其先進(jìn)的火箭一級回收技術(shù)。Space X從2015年實(shí)現(xiàn)首次火箭一級回收成功以來，2017年更是實(shí)現(xiàn)了14次嘗試（另外4次由于載荷過重主動放棄）全部成功，其中實(shí)現(xiàn)了4次“二手火箭”的再次發(fā)射。2018年2月的發(fā)射中，兩個助推器也成功實(shí)現(xiàn)第二次回收。
三是整流罩回收技術(shù)。整流罩的成本占到獵鷹火箭發(fā)射成本的10%左右。如果回收成功，可大大降低發(fā)射成本。
四是其模塊化的組裝技術(shù)。通過模塊化組裝的方式可以極大增強(qiáng)同一系列火箭的擴(kuò)展空間和靈活性。中國的新型長征火箭、美國聯(lián)合發(fā)射同盟的主力宇宙神和德爾塔火箭、俄羅斯新一代的安加拉火箭也是采取這種方式。
以上技術(shù)的運(yùn)用大幅度降低了獵鷹系列的發(fā)射價格。一枚嶄新的獵鷹9號（Falcon 9）火箭報價在5500-6200萬美元之間，遠(yuǎn)低于同類的宇宙神5（Atlas-5）和德爾塔4（Delta-4）1-4億美元不等的報價。經(jīng)過維修后的“二手火箭”再次登場時，相比新火箭，報價將打七折左右，但運(yùn)力沒有區(qū)別。這使得它的競爭力進(jìn)一步上升。獵鷹重型火箭預(yù)計報價僅為1億美元左右，大大低于重型火箭的4.35億美元的發(fā)射均價。而且獵鷹重型火箭的運(yùn)力比德爾塔4足足多出了128%，價格卻僅僅是它的23%。
|SpaceX的啟示
SpaceX做的這件事，簡單總結(jié)來看，就是一件重資產(chǎn)、高風(fēng)險、高技術(shù)密集度的事。那么這么高難度的事情，為什么Musk就可以做成呢？除了Musk擅長資本運(yùn)作之外，還在于政策外部環(huán)境以及NASA對其的大力支持。
從外部環(huán)境看，國家一定要有鼓勵私營火箭制造的政策。和美國比，歐洲雖然最早出現(xiàn)了私營火箭制造的項目，但是由于國家不支持，最終也成為政策和政治的犧牲品。而美國一直在鼓勵太空商業(yè)化，政府還對私營公司給予技術(shù)支持。另外，私營火箭制造商所在的國家航天技術(shù)基礎(chǔ)也是關(guān)鍵，否則即使政府想采取技術(shù)支持的手段，也拿不出能解決難題的技術(shù)。
同時，從SpaceX取得的成果與進(jìn)步來看，太空產(chǎn)業(yè)的開發(fā)，必須依靠市場經(jīng)濟(jì)的方式去完成，決不能純粹依賴計劃經(jīng)濟(jì)方式去完成。放手推動商業(yè)航天發(fā)展是開發(fā)深空的唯一方式。計劃經(jīng)濟(jì)下的航天模式不記成本（軍品成本 5%利潤），不講競爭（集團(tuán)內(nèi)部互相消化產(chǎn)品），不能大膽應(yīng)用新航天技術(shù)（需要立項、討論、國家撥付資金）。“舉全國之力”的辦法適用于技術(shù)尚不成熟的初期，但不適合航天工業(yè)大發(fā)展的時期。
總之，商業(yè)航天已成不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢，只是是否已到達(dá)奇點(diǎn)，要結(jié)合具體環(huán)境來看。下篇文章就讓我們將視線回歸到中國，看看中國的航天事業(yè)進(jìn)度如何，以及是否具備商業(yè)航天發(fā)展條件。
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