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在马斯克的背后 精选

已有 11189 次阅读 2018-2-7 11:30 |个人分类:科技|系统分类:科研笔记| 马斯克, 猎鹰重型, 市场经济, 契约精神

吕乃基

      2018年,美国人成功发射了目前全世界运载能力最强的超级火箭——猎鹰重型。有两枚助推器成功返回,跑车被发射进太空。


      2012年5月22日,一家民间企业成为“政府航天史”的终结者,开启了一个新的时代。太空探索技术公司成为继美国、欧盟、日本、俄国以及中国之后,第六个拥有与国际太空站对接能力的实体。“龙飞船”的成功发射意义深远。

  2005年,NASA邀请民企投标,为NASA的“商用轨道运输服务”提供更加经济合理的发射解决方案,以填补航天飞机退役后所留下的空白。SpaceX公司携“龙飞船”参与了竞标,并在2006年击败竞争对手,获得NASA的认可。目前,美国共有4家企业在开发往返国际空间站的“太空巴士”。

  SpaceX的目标是将航天运输的成本降到最低,给顾客最实惠的价格。他们为降低成本甚至从网上购买二手仪器,找最便宜的打捞公司打捞火箭残骸。“龙飞船”在开发之初就考虑到官方之外的应用领域,如太空旅游等。“龙飞船”的此次飞行还顺带着将308位客户的骨灰送进了太空,据说每份骨灰收费3000美元。

  美国政府问责局的一项分析表明,类似的计划如果按美国宇航局的传统模式进行采购,成本将比现在高出4~10倍。私人公司不仅可以消除由于官僚主义带来的高成本,还将摆脱体制原因所导致的资源配置无效率。短短数年,通过采用更合理的技术路线,尽可能利用成熟的技术和装备以及更加灵活的供应链,高度精简的人员配置,加上私人创新企业所特有的执行效率,SpaceX已将商业卫星发射的价格拉低了一个数量级。猎鹰9号火箭的标准发射费用为5400万美元,成功实现回收后的再发射,费用更低。

      如此高投入高风险,事关国家利益和安全的项目,竟然也可以市场化,说明美国民企实力之雄厚与风投业的成熟;至于在国家利益和安全方面的放心放手,则表明国家与民企之间已有完善的契约安排。

  美国宇航局尝试将近地轨道的太空飞行任务交由商业公司来运作,实际上就是业务外包。这对于航空航天局来说,极大地节省了资源,可以把更多的资源和精力投放到制造更大型的航天器和更重要的太空探索任务上,可以集中力量探索更远的星球,例如火星,去发展更高端的太空探测技术。

  所谓的“民间飞船”,实际上是NASA“商用轨道运输服务”项目的一部分,负责向国际空间站运送人员和物资。而使用“猎鹰-9”火箭发射“龙飞船”也是NASA的决定。这是国与民的合作。在美国国会的一次听证会上,埃隆·马斯克表示,“在研发全程,NASA的专家始终在指导和帮助SpaceX,令我们得以在美国50年太空经验的铺垫之上前行,最终达到目标。”

  与此同时,SpaceX高管汤普森透露,马斯克从传统航空机构挖来人才,并结合其互联网经验,让他们一起想出新的方式来设计和制造火箭。既不是国进民退,也不是国有资产损失,马斯克正是在国与民的良性互动中创造了国民共进的佳话。

  太空舞台从政府专营转为政府与私营机构共同参与,这种过渡不可避免。NASA商业航天发展部总监菲尔·麦卡利斯特说,“它总会在某个时刻发生,即便不在今天或是今天这个任务并未达到预期效果,今后它最终还是要发生。”“每一次航天发射都令人兴奋,但这一次尤其激动人心,因为它可能代表美国航天就此进入一个新的时代。”美国总统奥巴马的首席科学顾问霍德林在飞船发射后说。美国国家航空航天局商业轨道运输规划的主管艾伦·琳德莫耶说:“我认为这是美国企业家精神的一个完美例证。

  首席执行官埃隆·马斯克的感言是,“猎鹰飞得非常完美,‘龙飞船’也进入轨道,我感到背后有一股巨大的力量推动我。”飞船顺利进入轨道后,太空探索技术公司的控制中心响起热烈掌声。这一场景,在之前美国宇航局的历次发射活动中都能看到,这次不同的是,控制中心的工作人员不再是西装革履,而大多衣着随便,穿着T恤、牛仔裤,甚至短裤的人员。卡纳维拉尔角的民众对此也寄望殷切,在市议会大厅外,就有人挂上“飞吧SpaceX”的标语,一改以往只为“发现号”、“奋进号”及“亚特兰蒂斯号”打气的传统。这就是源于民间的动力。

  马斯克在2002年6月创立SpaceX,6年后,才在3次失败后成功发射了第一枚运载火箭。马斯克坦承:SpaceX当时的预算只够发射3次,第4次的发射已是破釜沉舟。随着“龙飞船”的成功,NASA把16亿美元存入SpaceX。这不仅是16亿美元,而是政府向民间平台注入的新能量,用来培育和彰显来自民间、来自社会基层的创新能力和企业家精神。

  回过头再来看火箭回收。与首次发射成功前的挫折一样,火箭回收同样历经磨难。2015年1月,猎鹰9号搭载的“龙飞船”安全入轨后,回收时由于着陆冲击力太大,火箭在漂浮平台的甲板上发生爆炸;2月,猎鹰9号再次尝试回收,但因驳船未到位而失败;4月,猎鹰9号成功着陆后发生侧翻,造成永久性损毁,再次功亏一篑;直至12月22日回收成功。

  如果说马斯克前面的成功不过是接到了NASA的外包项目,靠的是成熟的技术,那么这次为了火箭回收所开发的新技术则另当别论。例如,要增加额外的各种控制和导航空间,火箭的设计难度明显加大,成本也相应提高;为了火箭安全着陆,需要留下燃料备用,势必增加很多设计,火箭发动机要具有推力可调和多次启动的功能来实现软着陆,成本提高,风险增大;额外的燃料和系统设计会占掉有效载荷的空间,导致推重比变小,造成发射效率降低;着陆时要控制火箭姿态,要能使细长的箭体垂直精确着陆在指定地点,犹如“在狂风中让扫帚柄直立于手掌上”。此外,回收过后的维护尤其对一级发动机的维护,成本不亚于直接换一个新发动机……

  SpaceX如今凭公司的一己之力将运载火箭成功回收,这是以往国家力量都没能做到的事情。它代表着民间非官方组织对航空航天事业的贡献,让人类探索太空有了更多的可能性。“猎鹰9号”火箭成为目前全世界成本最低廉,性能也最为稳定可靠的火箭,成功占据了目前全世界火箭商业发射市场的绝对份额,几乎把原本占据市场主流的欧洲和俄罗斯全都挤了出去,当然更别说中国了。

     虽然 NASA目前也在研制自己的新一代登月重型火箭,而且载荷要比“猎鹰重型”强出不少,但发射成本却是“猎鹰重型”的10倍之多。


  然而,这是否意味着“这个男人”以一己之力“干翻”了美俄中三个航天大国?实际上,马斯克在火箭回收上所开发的新技术主要是集成创新,其原始技术已经存在,只是因为各方面的条件不成熟或不匹配而没有发生“集成”。这种状况类似于二战末期问世的电子计算机,众多技术在战争的压力下得以集成。

    有趣的是,电子计算机是因军事目的而集成已有的技术,而马斯克的火箭回收则是相反,已有的技术因“军转民”而得以集成和创新。美俄中三个航天大国不是做不了火箭回收,而是在技术、人才或资本的融合上输给了马斯克。在国家的意志下,这些都不在话下,之所以没有去做,“是不为也,非不能也”。

  这种状况可以用技术理性加以解释,关键在于技术理性的主体和博弈方所处的语境。技术理性在学术界饱受诟病,实际上它是分析种种技术现象的利器。通常认为,技术理性主要包含以下方面:首先是有效和可控;其次,在生产方是投入产出比,使用方(消费者)是性能价格比,以及这两个“比”之间的博弈,目前,无论是生产者还是消费者,都越来越多地考虑生态和社会影响以及所涉及的各个要素和各种影响的可持续性。

  在马斯克之前,火箭发射(回收)的主体是国家,使用方(主要是军方)实际上也是国家。虽有预算的制约,但国家一般“不差钱”,以及作为唯一的主体,不存在同行的竞争,不在意投入产出比。作为使用方的军方,由于国防方面的考量,一般情况下也无从在军火市场上自主选择,它关注的是火箭运送的卫星是否能够入轨正常运行,货物是否运抵空间站,发射过程与己无关。在生产方与使用方实为一体的情况下,也就无所谓两个“比”之间的博弈。

  SpaceX财源有限,且面临竞争,则需要细细斟酌投入产出比,节省每一枚铜板;一旦面向市场中拥有选择权的消费者,就会遭受消费者的横挑鼻子竖挑眼,也就是必须面对性能价格比与投入产出比的博弈。技术理性的主体不同,涉及到生产方、使用方,以及二者的关系,所处的语境对主体行为的影响举足轻重。

  发展航天技术,一开始主要是为了军备竞赛,于是时间成为主要乃至压倒性的成本因素,领先一步,即可招招领先,就能克敌制胜。就火箭发射与回收的全过程而言,可控,是发射过程可控,至于回收,则完全不在考虑之列,更不会去探讨火箭回收的投入产出比,甚至会被认为是多此一举,反而会分散要素与精力,延误发射任务的完成。

  眼下冷战结束,至少各方不再剑拔弩张。作为火箭发射的外包方更是远离军备竞赛,马斯克便有相对充裕的时间,实现从发射到回收的全程可控,开发火箭回收技术,通过火箭回收进一步优化投入产出比。这就是军转民对技术发展的影响。

      国转民,军转民,契约精神,培育了来自民间的永不遏止的创新精神和进取动力。这几个方面最终集成在完善的市场经济的平台之上。正是这些因素,共同成就了马斯克“这个男人”,“这个男人以一己之力干翻了美俄中三个航天大国”。

      美国是自找的,民间的火箭回收技术和猎鹰重型也可以反过来推进NASA的技术进步。中俄两国呢?



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