馬斯克星艦第三次發(fā)射，對(duì)中國(guó)航天有何啟示？

云啟霞蔚

北京時(shí)間3月14日晚，馬斯克的太空探索技術(shù)公司（SpaceX）研發(fā)的重型運(yùn)載火箭——星艦進(jìn)行了它的第三次發(fā)射試驗(yàn)。 第三次發(fā)射試驗(yàn)之前，馬斯克已經(jīng)在社交媒體上透露了本次試驗(yàn)的成功概率——“我認(rèn)為進(jìn)入軌道的可能性很大——80%”，在之前的兩次發(fā)射試驗(yàn)中，即便這位以大膽冒險(xiǎn)著稱的高科技創(chuàng)業(yè)者，也只敢把成功的概率給到50%。 的確，這次，這枚裝備了33臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)的“大火箭”看上去情況良好，沒有像前兩次那樣發(fā)生爆炸。 三次星艦發(fā)射對(duì)馬斯克意味著什么？ 星艦(Starship)是由SpaceX研制開發(fā)的超重型太空運(yùn)載工具，由第一級(jí)超重級(jí)助推器和第二級(jí)太空飛船組成。星艦整體高度為120米，直徑為9米，起飛質(zhì)量達(dá)5000噸，是有史以來運(yùn)載能力最大的火箭。 它最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)完全可重復(fù)使用，能夠在發(fā)射塔上進(jìn)行控制著陸，并在發(fā)射回收后的幾小時(shí)內(nèi)再次重新發(fā)射。而且，星艦進(jìn)入太空后，可以在幾百公里高度的低地球軌道上進(jìn)行燃料加注，補(bǔ)充燃料飛向更遙遠(yuǎn)的目的地，如36000公里的地球同步軌道、38萬(wàn)公里遠(yuǎn)的月球和五千萬(wàn)公里以遠(yuǎn)的火星。 第三次星艦發(fā)射，進(jìn)入滑行狀態(tài)后，星艦沒有重啟發(fā)動(dòng)機(jī)，被地球引力拉回了大氣層。在SpaceX的直播中，人們看到了圍繞在它周圍由極端高溫高壓產(chǎn)生的等離子體發(fā)出的鮮紅光芒，然后，信號(hào)中斷，星艦失聯(lián)。種種跡象顯示，它可能已經(jīng)解體了，而且，它幾乎不會(huì)到達(dá)印度洋的預(yù)定的著陸點(diǎn)了。 當(dāng)然，對(duì)于馬斯克和他的SpaceX來說，這已經(jīng)是值得慶賀的結(jié)果了。就在星艦昨晚升空的時(shí)刻，SpaceX的傳播經(jīng)理就對(duì)媒體表示：“（這次），我們比以往任何時(shí)候都走得更遠(yuǎn)。” 而就在星艦失聯(lián)的消息傳來后不久，馬斯克在社交媒體上發(fā)文：“星艦將讓生命跨越星球”。 這樣的表現(xiàn)與馬斯克和SpaceX對(duì)待火箭的態(tài)度有關(guān)，本次的星艦發(fā)射早已完成了預(yù)定目標(biāo)：達(dá)到了軌道速度；星艦飛船和超重型火箭助推器的飛行距離都比之前的兩次測(cè)試更遠(yuǎn)；SpaceX 完成了推進(jìn)劑轉(zhuǎn)移演示，并對(duì)星艦的有效載荷門進(jìn)行了測(cè)試…… 根據(jù)CNN的報(bào)道，雖然本次的星艦失聯(lián)得比預(yù)期更早，但SpaceX從未想過重新使用這艘飛船，它原本計(jì)劃的結(jié)局就是墜毀。 這是因?yàn)镾paceX采用了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速推出新產(chǎn)品，快速迭代升級(jí)的方式。“星艦遵循小步快跑、迅速迭代的研發(fā)理念，不怕暴露問題，從一次次失敗中快速找到技術(shù)漏洞，優(yōu)化到下一代的版本中。”通過一次次真刀真槍的發(fā)射任務(wù)，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提高可靠性。而不是把時(shí)間花在長(zhǎng)期、反復(fù)的論證和測(cè)試上。 有消息指出，星艦的研制，采用了批量化生產(chǎn)的模式。第一批次星艦一共生產(chǎn)了5個(gè)，這次雖然發(fā)射失敗了，但馬斯克宣布幾個(gè)月后還將再次發(fā)射。這種行為也體現(xiàn)了馬斯克在商業(yè)航天方面的一個(gè)很突出的特質(zhì)：冒險(xiǎn)精神。 創(chuàng)業(yè)是高風(fēng)險(xiǎn)的，100家企業(yè)創(chuàng)業(yè)，能有幾家存活下來就算不錯(cuò)了，創(chuàng)新同樣也是高風(fēng)險(xiǎn)的。但SpaceX的每次發(fā)射都面向全世界公開直播，對(duì)發(fā)射失敗并不懊惱，甚至處之泰然。這是因?yàn)轳R斯克有強(qiáng)烈的信心，認(rèn)為最終一定能成功，這種底氣來自于他對(duì)技術(shù)的把控。這讓我想起在SpaceX發(fā)展的早期，剛開始研發(fā)獵鷹系列火箭的時(shí)候，馬斯克只有1億美元。每發(fā)一枚火箭需要2500萬(wàn)美元，前三次都爆炸了，直到第四次發(fā)射成功，才讓他僥幸逃過破產(chǎn)的命運(yùn)。 太空探索是全人類共同的事業(yè)，任何一個(gè)參與者愿意參與其中并積極嘗試，取得成功，在某種意義上也都是人類的成功。我們要正面看待SpaceX和星艦。在過去，火箭最重要的性能是運(yùn)載能力，成本是次要的。現(xiàn)在火箭最重要的能力是性價(jià)比，星艦等新一代運(yùn)載火箭的成功，將大大降低人類進(jìn)入太空的成本，助力人類在群星間穿越。因此，對(duì)中國(guó)而言，也許，減少審批手續(xù)，降低政策門檻，推出激勵(lì)措施，鼓勵(lì)商業(yè)航天企業(yè)大膽嘗試，不斷創(chuàng)新，才能更好地應(yīng)對(duì)星艦和SpaceX帶來的挑戰(zhàn)。 商業(yè)航天，同樣需要星辰大海夢(mèng) 在2015年，以吉林1號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射為標(biāo)志，中國(guó)進(jìn)入了商業(yè)航天元年，這一年，商業(yè)航天在中國(guó)正式破冰起航。那段時(shí)間，互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的BAT們也開始紛紛尋找機(jī)會(huì)進(jìn)軍航天領(lǐng)域（可參見我當(dāng)時(shí)的文章《2015，中國(guó)商業(yè)航天元年》）。自那之后，8年來，中國(guó)的商業(yè)航天取得了長(zhǎng)足發(fā)展，采用商業(yè)模式研制的火箭接連發(fā)射成功。但是，如果給予一定的鼓勵(lì)和支持，發(fā)展速度還可以更快一些。 對(duì)一個(gè)企業(yè)的發(fā)展而言，企業(yè)家的風(fēng)格，決定了這個(gè)企業(yè)的風(fēng)格和前途。就像比爾.蓋茨之于微軟公司，喬布斯之于蘋果公司，貝索斯之于亞馬遜公司。同樣，馬斯克的風(fēng)格決定了SpaceX的風(fēng)格和價(jià)值取向。 首先，我們要承認(rèn)SpaceX是一家商業(yè)航天企業(yè)，但它卻并不是普遍意義的民營(yíng)企業(yè)。在歐美小政府大社會(huì)的模式下，大部分項(xiàng)目都會(huì)采用商業(yè)模式發(fā)展。SpaceX在創(chuàng)業(yè)的早期，招聘了很多美國(guó)宇航局的航天工程師。美國(guó)宇航局通過專門的機(jī)制，轉(zhuǎn)移了包括航天發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的很多技術(shù)給SpaceX，特別是把給國(guó)際空間站送貨、載人等大額訂單交給SpaceX，幫助它度過危機(jī)。 作為一家商業(yè)航天企業(yè)，SpaceX十分重視成本控制，一切因陋就簡(jiǎn)，用夢(mèng)想來激勵(lì)員工。在強(qiáng)調(diào)員工福利的美國(guó)，可以打地鋪，經(jīng)常性地加班，成為員工的自覺行為，這與歐美強(qiáng)大的工會(huì)勢(shì)力對(duì)員工福利的要求似乎背道而馳。我們可以看到，在馬斯克移民火星，顛覆航天技術(shù)的感召下，員工的動(dòng)力被激發(fā)，工會(huì)福利被放到一邊。當(dāng)然，我們也要看到，這背后，也有馬斯克利用強(qiáng)大的輿論影響力（特朗普也是這么干的）來化解來自工會(huì)和輿論的反對(duì)聲音，以及，收購(gòu)?fù)铺睾螅R斯克同樣大規(guī)模減人增效，使加班成為常態(tài)。 星艦一旦成功，需要警惕壟斷 贊成SpaceX的勇氣和努力，并不代表著對(duì)這家公司的全面贊成。 在馬斯克創(chuàng)辦的企業(yè)中，十分強(qiáng)調(diào)第一性原理。第一性原理是指將事物拆分成各種要素，分別進(jìn)行分析，找到實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的最優(yōu)路徑的方法。該原理源于古希臘哲學(xué)家亞里士多德提出的哲學(xué)觀點(diǎn)：“每個(gè)系統(tǒng)存在一個(gè)最基本的命題，這個(gè)命題不可違背，更不可刪除。”馬斯克曾經(jīng)說過，存在一種好的思維框架，有點(diǎn)像物理學(xué)上第一性原理的推理（first principles reasoning），將事情縮減至其根本實(shí)質(zhì)……因此，必須把問題徹底搞明白，才能從中找出那些最基本的東西。 星艦是在第一性原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的顛覆式創(chuàng)新。這種例子，就像智能手機(jī)的出現(xiàn)對(duì)摩托羅拉和諾基亞的影響，幾乎顛覆了整個(gè)手機(jī)行業(yè)。在這個(gè)意義上，我們要警惕SpaceX對(duì)整個(gè)航天產(chǎn)業(yè)的顛覆性。這種顛覆性我們?cè)谔厮估嚴(yán)镆惨呀?jīng)看到了——幾乎所有的電動(dòng)汽車市場(chǎng)和傳統(tǒng)汽車市場(chǎng)都被特斯拉玩的團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。特斯拉把所有的零部件和技術(shù)掌握在自己的手里，擁有了巨大的降價(jià)空間，于是，只要特斯拉一降價(jià)，其他的汽車廠商幾乎無利可圖，于是，特斯拉便擁有了可以輕易壓垮對(duì)手的實(shí)力。 而在星艦的例子中，SpaceX批量化地生產(chǎn)通用型的航天器，包括載人飛船、貨運(yùn)飛船、火箭等。在SpaceX的庫(kù)房里，裝滿了數(shù)十枚大大小小回收來的重復(fù)利用的火箭，以及排列得像森林一樣的猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)。這些航天器都是批量化生產(chǎn)出來的，具有穩(wěn)定的品質(zhì)，而且具有很好的通用性，減少了個(gè)性化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)試，導(dǎo)致成本大大降低。 一個(gè)令人印象深刻的例子，是SpaceX把日常生活中常用的門把手，作為航天器艙門的開關(guān)。因?yàn)轳R斯克認(rèn)為，生活中的門把手經(jīng)過了商品化數(shù)億次的檢驗(yàn)，證明足夠可靠，比工程師設(shè)計(jì)一個(gè)航天器專用的門把手要可靠得多，成本也要低得多。 另一個(gè)例子是航天器上的芯片。因?yàn)楹教炱鞯男酒?jīng)受發(fā)射時(shí)的振動(dòng)和太空環(huán)境中的輻射，往往需要專門設(shè)計(jì)和測(cè)試，導(dǎo)致價(jià)格奇高。而SpaceX采用不同的路徑，它從電子市場(chǎng)上購(gòu)買低等級(jí)的民用芯片，通過多個(gè)芯片的冗余備份設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高可靠、低成本。這樣一來，一枚芯片的價(jià)格就從幾百萬(wàn)、幾十萬(wàn)，降低到了幾千塊甚至幾百塊。 在這種背景下，星艦一旦發(fā)射成功，意味著人類進(jìn)入太空的成本將大大降低。屆時(shí)，除了為保證國(guó)家安全，各國(guó)需要保留小規(guī)模的自主航天發(fā)射能力之外，絕大多數(shù)的商業(yè)航天發(fā)射都會(huì)奔著SpaceX去，它手上的訂單會(huì)越來越多。訂單越多，它的經(jīng)驗(yàn)就越豐富；規(guī)模越大，對(duì)控制成本就越有利。這就像Windows系統(tǒng)對(duì)于計(jì)算機(jī)行業(yè)的作用，不管是誰(shuí)家的生產(chǎn)的電腦，最終都會(huì)采用Windows系統(tǒng)。這樣，便很有可能，以后不管是哪個(gè)國(guó)家或哪家公司生產(chǎn)的航天器，都會(huì)來找SpaceX發(fā)射，因?yàn)樽约喊l(fā)射反而更昂貴。這是非常值得我們警惕的。 事實(shí)上，這種壟斷的苗頭已經(jīng)出現(xiàn)了。在剛剛過去的2023年，全球共發(fā)射運(yùn)載火箭223次，SpaceX發(fā)射98次，占全球總量的45%。全球共發(fā)射衛(wèi)星2945顆，SpaceX發(fā)射2514顆（主要是因?yàn)榻ㄔO(shè)星鏈網(wǎng)絡(luò)的需要），占全球總量的87%，是其他家總和的6.7倍。全球的入軌質(zhì)量共1492噸，SpaceX的入軌質(zhì)量共1286噸，占全球總量的86%，是其他家總和的6.1倍。下一步，SpaceX很可能借助成本優(yōu)勢(shì)，大規(guī)模接收國(guó)際訂單，逐步占領(lǐng)全球發(fā)射市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。 幸而，中國(guó)的商業(yè)航天企業(yè)很多，據(jù)說有上百家之多。既有體制內(nèi)的國(guó)企和央企采用商業(yè)模式新組建的，又有純民間投資的。過去幾年，商業(yè)航天企業(yè)吸引了一批人才。在過去三年的疫情期間，這些企業(yè)大多舉步維艱，現(xiàn)在疫情結(jié)束了，又讓這些企業(yè)看到了希望，特別是以中科宇航力箭一號(hào)火箭發(fā)射成功為標(biāo)志，逐步突破了商業(yè)航天企業(yè)火箭發(fā)射載荷重量能力的制約。接下來，有必要扶持一些上規(guī)模的商業(yè)航天企業(yè)，適當(dāng)開放一些基礎(chǔ)底層的技術(shù)，促進(jìn)其快速成長(zhǎng)。 這些商業(yè)航天企業(yè)作為航天事業(yè)發(fā)展的第三支力量，有望通過高度的對(duì)外開放，在世界市場(chǎng)上爭(zhēng)取訂單。基于中國(guó)工程師的勤奮、智慧和高效率的交付能力，有可能在與SpaceX的競(jìng)爭(zhēng)中，爭(zhēng)得一席之地。 回看中國(guó)的航天事業(yè) 要在國(guó)際舞臺(tái)上爭(zhēng)得一席之地，中國(guó)航天是有基礎(chǔ)的。 近年來，中國(guó)航天事業(yè)發(fā)展很快，在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、載人航天與空間站、月球與深空探測(cè)方面都取得了巨大的成就。在國(guó)際上，中國(guó)航天事業(yè)相比歐洲和俄羅斯而言發(fā)展得更好，相比日本、韓國(guó)更是進(jìn)步神速。 另一方面，中國(guó)航天事業(yè)長(zhǎng)期堅(jiān)持獨(dú)立自主，自力更生的原則，我們的所有核心關(guān)鍵技術(shù)都牢牢掌握在中國(guó)人自己手中。這樣使得航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展避免了卡脖子，可以按照自己的節(jié)奏來發(fā)展。這樣的布局顯然十分有利于行業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。 例如，探月工程分為繞、落、回三步走，從2004年開始啟動(dòng)，到2020年成功實(shí)現(xiàn)。如今，開始了探月工程四期嫦娥六號(hào)、七號(hào)、八號(hào)的研制工作。 在探月工程成功的基礎(chǔ)上，中國(guó)啟動(dòng)了天問系列行星探測(cè)工程，實(shí)現(xiàn)了首次火星探測(cè)，后續(xù)將開展火星采樣返回、小天體探測(cè)和木星系統(tǒng)探測(cè)等。 載人航天工程從1992年開始啟動(dòng)，同樣經(jīng)歷了三個(gè)階段，于2022年底建成中國(guó)空間站。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)于1994年啟動(dòng)，經(jīng)歷了北斗一號(hào)、北斗二號(hào)、北斗三號(hào)等三個(gè)階段，歷時(shí)26年。 在中國(guó)，這些長(zhǎng)達(dá)二三十年的航天工程歷經(jīng)幾代領(lǐng)導(dǎo)人，可以一張藍(lán)圖繪到底，這在歐美民主政體下是很難實(shí)現(xiàn)的。 航天工程長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、分步實(shí)施，在中國(guó)特色的政治制度下更容易實(shí)現(xiàn)。這也是一位美國(guó)行星科學(xué)界同行與我交流時(shí)發(fā)出的感慨。 當(dāng)然能夠有目前的格局，主要原因在于航天技術(shù)高度敏感，與軍事高度關(guān)聯(lián)，只能依靠獨(dú)立自主。更得益于以錢學(xué)森、趙九章、孫家棟、葉培建等一代又一代科學(xué)家的戰(zhàn)略規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)，立足艱苦奮斗，自主創(chuàng)新，開創(chuàng)航天事業(yè)的新局面。 與此同時(shí)，我們也要看到另外一支重要的力量——以太空探索技術(shù)公司SpaceX為代表的商業(yè)航天企業(yè)快速崛起。這些商業(yè)航天機(jī)構(gòu)所帶來的兩方面進(jìn)展，不得不引起我們的警惕。 一是星鏈，數(shù)萬(wàn)顆衛(wèi)星發(fā)射進(jìn)入太空，讓全球各個(gè)偏遠(yuǎn)地方、上網(wǎng)不方便的人隨時(shí)隨地通過衛(wèi)星連接互聯(lián)網(wǎng)，而且上網(wǎng)成本正在快速下降，這對(duì)很多偏遠(yuǎn)地區(qū)有吸引力。2021年5月，中國(guó)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司組建，相信在這方面的差距會(huì)逐漸縮小。 二是SpaceX推出的獵鷹9號(hào)系列火箭在載人和貨運(yùn)發(fā)射能力、重復(fù)利用方面，技術(shù)已經(jīng)成熟，極大地降低了發(fā)射成本，大大降低了人類進(jìn)入太空的門檻。但SpaceX并沒有止步于此，通過超重星艦的飛行試驗(yàn)，不僅大幅度提高了火箭的運(yùn)載能力，滿足載人登月的運(yùn)載能力需求。而且在一級(jí)火箭可重復(fù)使用技術(shù)的基礎(chǔ)上，還在進(jìn)一步發(fā)展二級(jí)火箭可重復(fù)使用技術(shù)。這需要我們考慮如何應(yīng)對(duì)。 </h3>END

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