美国|没有SpaceX,会有SpaceY吗?复盘美国的商业航天路

《科创板日报》(上海 , 采访人员 金小莫)讯 , 5月31日 , SpaceX实现全球首次商业载人发射引起世界关注 。 发射之前 , 马斯克一改平日的狂妄 , 谦卑地表态:"如果成功了 ,那是NASA和SpaceX的功劳 , 如果失败了 , 那就是我的问题 。 "
事实上 , 当我们在复盘SpaceX的成长路后 , 就会发现 , SpaceX的成功是NASA多年苦心栽培商业航天的必然结果 。 哪怕没有SpaceX , 也会有SpaceY 。
再见 , 亚特兰蒂斯
时间倒推到2018年8月底 , 当时 , 美国宇航局局长吉姆·布里登斯廷在NASA顾问委员会会议上宣布组建新的委员会 , 以负责研究NASA商业化相关的政策问题 。
时年 , 在美国市场上已存在的商业航天企业有波音、SpaceX、空间服务公司、美国太平洋发射系统有限公司、美国休斯敦航天服务公司、蓝色起源公司等 。
当我们复盘美国商业航天的发展之路时 , NASA作为一条主线清晰地出现在了事业之中--事实上 , 选择让商业公司参与到航天任务之中 , 对NASA来说是一种"有点无奈"的选择 。
2011年7月 , 美国"亚特兰蒂斯"号航天飞机宣布退役 , 美国跨越30年的"航天飞机时代"宣告结束 。

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亚特兰蒂斯号谢幕 , 来源:中国网NASA明确表态 , 不会再建造航天飞机 。 此后七年时间里 , 美国宇航员不得不搭乘俄罗斯"联盟"号飞船前往国际空间站作业 。 此间 , "打车费"一路水涨船高 , 从2500万美元/人上涨到了8100万美元/人 。 NASA也因 "无国产机可搭、无国产船可用"而被媒体嘲笑为"冤大头" 。
NASA自己就是航天飞机时代的开创者 , 它又缘何要放弃深耕30载的航天飞机路线?
究其原因 , 乃是性价比不高 。 作为一种可重复使用的航天运输工具 , 航天飞机曾是上世纪七八十年代最具想象力的航天器 。 但由于航天飞机系统过于复杂 , 技术和系统维护需要大量人力物力 。
原本 , 美国在设计航天飞机时 , 希望能将运送1千克有效载荷到地球低轨道的费用降到350美元 , 但却一直卡在1万美元这一瓶颈 。 这使得航天飞机不仅没有达到降低运输费用的目标 , 而且在地面周转时间过长 , 导致整个飞行计划缺乏灵活性 。
更严重的后果是 , 由于经费和进度都十分紧张 , NASA只能采用助推火箭和外储箱与轨道器并联的折中方案 , 从而留下了安全隐患 。 1986年"挑战者"号和2003年"哥伦比亚"号航天飞机相继爆炸解体 , 让14名航天员魂留太空 , 使得美国载人航天遭受巨大挫折 。
此路不通 , NASA决心再换一条路 , 并把目光投向了民营公司 。
SpaceX的诞生
结束航天飞机时代的后七年中 , NASA一方面借助俄罗斯飞船换取时间 , 另一方面就开始培育本土航天企业 。
大名鼎鼎的SpaceX在这种背景下横空出世 。

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SpaceX横空出世 , 来源:网络2002年 , 埃隆·马斯克创立SpaceX , 立志研发低成本发射火箭 , 被许多批评家认为"痴人说梦" 。 只凭马斯克一人之力造火箭当然是天方夜谭 , 但是 , 别忘了 , 美国有NASA!
仅仅在2年之后 , NASA在时任美国总统小布什的授意下宣布推出其商业化计划--"商业轨道运输服务项目" 。 后来奥巴马政府也要求NASA尽力支持本土有竞争力的公司研发航天运载系统 , 恢复美国向国际空间站的运载能力 。
首先放开的是NASA货运航天器项目 。 2006年 , NASA启动"商业轨道运输服务项目" , 旨在为国际空间站运送货物 。 几乎同一时期 , SpaceX将"猎鹰9"号重型运载火箭从绘图板上发射到了太空 , 研发费用仅略大于3亿美元 。
于是理所当然的 , SpaceX参加了NASA招标 , 并顺利成章拿下标书 。 NASA利用其"龙飞船"向国际空间站运送了12次货物 。 另外 , 此次还有一家民营公司也获得了订单 , 它是轨道科学公司(2014年4月与ATK公司合并成为轨道ATK公司) , NASA利用其"天鹅"号飞船于2013年至2016年间 , 分8次将20吨货物运送至国际空间站 。分页标题
有了货运项目的成功经验之后 , NASA继续扩大合作项目与合作对象 , 并把目标设置到了载人航天飞船 。 2011年4月 , NASA启动"第二轮商业乘员开发项目" , 旨在帮助美国私营企业研制出可替代航天飞机的天地往返运输系统 。
波音公司的"CTS-100"飞船(后更名为"星际航线")、内华达山脉公司的"追梦者"航天飞机、SpaceX公司的"龙"飞船和蓝色起源公司的垂直起降方案 , 分别获得了数额不等的资助 。
2014年9年 , 波音和SpaceX两家公司从众多竞争对手中脱颖而出 , 获得NASA载人航天器的外包订单--SpaceX公司获得26亿美元 , 波音公司获得42亿美元 。
根据合同 , NASA将派出至少一名宇航员参加每家公司的一次载人测试飞行 , 其技术专家也将深度参与到每家公司的航天器设计、研发及系统测试 , 以确保载人航天飞行的安全可靠 , 且成本合理 。 如果顺利 , 每家公司将承担NASA两到六次飞向国际空间站的载人运输任务 。
当然 , 美国的商业航天探索之路并非一帆风顺 。 2014年10月 , 轨道科学公司的"安塔瑞斯"号火箭在发射飞船时爆炸;2015年6月 , SpaceX"猎鹰9"号火箭在发射"龙"飞船时也发生爆炸 。
这些事故没有阻挡美国商业航天前进的步伐 。 早前 , NASA在其2019财年预算报告中宣布 , 美国将推行国际空间站的商业化 , 并将于2025年终止对国际空间站的直接支持 。
NASA改革
为了推进商业化 , NASA自身也作出了一系列改革举措 。
在其传统的合作模式基础上 , NASA新设了公私合营模式:在项目管理上 , NASA仅负责提出明确需求 , 而不负责具体技术方案的选择与项目管理;在合作方式上 , 由企业负责技术方案的选择并自主进行技术开发 , NASA不进行干涉 , 只在竞标时对技术方案进行评估 , 以选择合作公司;在费用安排上 , 由企业自主设定若干阶段性目标 , 企业每完成一个目标 , NASA支付一笔费用 , 若企业无法完成阶段性目标 , NASA则不会支付费用 , 同时退出该项目 , 不再支持后续研究 。
正是得益于这种模式 , SpaceX等一批航天私企得以迅速成长 。
2008年 , 马斯克的个人资产山穷水尽 , SpaceX和特斯拉都面临着关门大吉的可能 。 就在此时 , SpaceX赢得了NASA向国际空间站提供12次补给服务的大订单 , 合约金额高达16亿美元 , 依靠这笔交易 , 马斯克才成功渡过了财务危机 。
一直到今天 , 即使有部分商业合同和市场融资支持 , SpaceX的主要盈利来源仍是NASA的商业轨道运输服务等项目 。 翻看历史 , 波音公司的资本原始积累亦是来自美国军方的大量采购 。
除了资金 , NASA自身的技术专利也逐渐向民营公司开放 。 依然以SpaceX为例 , 虽然SpaceX有自己的研发部门 , 也有一批才华横溢的科学家、设计师 , 但其主要的技术专利来自于NASA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 , NASA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更好的研发 , 并节约成本 。
可以说"猎鹰"火箭和"龙"飞船的技术是美国几十年航天领域技术的集成和结晶 , 其中有"阿波罗"登月计划的部分技术和美国NASA的很多其他机密技术 , NASA通过专利转让等手段 , 使得这些技术能够应用到SpaceX的太空发射之中 。
对NASA来说 , 降低了卫星发射和空间运输的成本;对SpaceX来说 , 简直就是站在了巨人的肩膀上发展;对整个美国航天产业来说 , 既避免了垄断导致的死气沉沉 , 也带动了整个产业链的发展 。
NASA委员会主席迈克·戈尔德曾表态 , 委员会将"聚焦并解决政策障碍" , 以实现NASA的各类商业化目标 。 其中包括国际空间站的商业活动 , 比如允许NASA宇航员在那里进行商业工作 , 或者将私营部门的模块添加到国际空间站内等相关问题 。分页标题
同时 , NASA可以"省"出更多资金和人力 , 用于"猎户座"宇宙飞船和地月往返、火星登陆等太空发射系统的研发之中 。 放弃了近地轨道飞行任务 , NASA把自己的目标定向了星辰大海 。
【美国|没有SpaceX,会有SpaceY吗?复盘美国的商业航天路】随着航天技术的成熟 , 太空经济与太空探索将成为下一波太空发展与竞争的关键 。 而美国似乎仍然已经掌握了一些先机 。