SpaceX：马斯克定义的“商业”航天体系

在上一篇文章中，小编为您详细介绍了关于《比亚迪动力电池“中场战事”》相关知识。本篇中小编将再为您讲解标题SpaceX：马斯克定义的“商业”航天体系。

　　SpaceX：马斯克定义的“商业”航天体系

　　屈丽丽

　　编者按 / 在商业化的航海、航空时代之后，商业化的航天时代正在开启一片新的蓝海。

　　北京时间2020年5月31日凌晨3点22分，美国太空探索技术公司SpaceX旗下的龙飞船，载着两名宇航员成功上天。此举还让“钢铁侠”马斯克执掌的SpaceX正式成为了第一家拥有载人飞船发射能力的商业公司，甚至还“一步到位”实现了太空对接。

　　可以说，“猎鹰”火箭、龙飞船、载人登月、登火星，是马斯克带给21世纪人类的最大梦想，而伴随载人飞船与空间站的成功对接，马斯克迈出了私人航天商业化的第一步。

　　而在商业化的背后，到底是哪些因素帮助马斯克一步一步实现飞天之梦的？他是如何在高风险的航天领域不断建立自己里程碑式的据点？又是如何在超高投入的航天领域进行成本控制的？在成本控制的背后，SpaceX的哪些做法可以为创新性公司带来更多可借鉴的价值？

　　当然，即使再低的成本控制，要想让私人航天找到商业化的路径，除了技术的成熟之外，经济性、资金的来源，与投入的平衡都是重要的问题。从SpaceX身上，不同的企业或许可以从中学到不同的内容，进而找到其中包含的巨大的商业机会。

　　1。成本控制

　　用Paypal和特斯拉的经验节省成本

　　如果要把举国体制下超高投入的航天产业拉入商业化的轨道，毫无疑问，首先要解决的是经济性和成本可控的问题。

　　作为资深的产业颠覆者和创新企业家，马斯克早在电子支付工具Paypal和电动汽车特斯拉的打造上积累了足够的经验，只不过，这一次，他更具理想情怀，将商业化的触角伸向了浩渺的星空。公开信息显示，对于航天飞机的运营成本，NASA（美国宇航局）算过一笔账：1972年以来，美国政府一共为航天飞机项目花费了1960亿美元，分摊到135次发射飞行，每次成本是14.5亿美元左右。

　　然而，对于SpaceX来说，第一代龙飞船总共进行了22次发射任务，其中成功21次，仅有一次因火箭爆炸导致船体被毁。但由于可以重复使用，发射成本被降至航天飞机的十分之一不到，而载货能力却能达到航天飞机的三分之一。

　　事实上，也正是因为SpaceX在控制成本上的能力，让NASA的态度发生了变化，当马斯克提出可重复使用火箭这一概念后，NASA表示出很大兴趣，并且开始对这一项目进行投资。

　　那么，马斯克是如何把研发费用砍到只有NASA或者美国空军的10%的呢？

　　美国科罗拉多大学物理系研究员万维钢在《第一性原理》中总结了马斯克在SpaceX上使用的六大方式：“第一，尽量不外包，80%的零部件都由自己生产。既然航天工业还没有市场化，那自己生产就比外包便宜。比如说外包定制一个发动机的气门，报价是25万美元，时间要一年；SpaceX 自己做只要几个月，成本只要几分之一。

　　“第二，采购的方式更加灵活。SpaceX 甚至会到 eBay （相当于中国淘宝）去买材料，到废品厂去买二手零部件。

　　“第三，可能也是关键的一点，是要和大市场对接，从而有效降低了NASA定制商品的价格。比如宇航员系的安全带，NASA定制价格都非常贵 —— SpaceX 直接采购最高级的赛车上的安全带，不但使用更舒适，而且比 NASA 定制便宜得多。再比如电脑，NASA 火箭上用的电脑，一台报价要 100 万美元 —— SpaceX 直接用街头 ATM 机上的电脑，一台只要 5000美元。

　　“第四个办法是回收，尽量重复使用火箭。

　　“第五是以市场化人才取代专门的航天人才。

　　“第六是被称为‘奥卡姆剃刀’的流程再造，即尽量将不同的产品协同量产，尽量简化制造流程。”

　　对这些看似抽象的概念，其实举例来看就会非常清楚。以飞船与空间站的对接为例，我国天舟一号实现过6个小时的快速对接，俄罗斯最快的一次对接是4小时15分钟，可以说这种对接无论是理论还是技术实现都不存在问题。但对商业公司来说，要想让两个高速飞行的航天器在空中实现交互和对接，最大的难度体现在对控制技术实现的成本把控上。

　　资深航天专家李红（化名）告诉记者，“一般而言，控制技术的问题分为三大类，一类是测量，即要测量高速飞行的航天器的位置，不仅是相对于地面上的位置，还要知道他们两个飞行器相互之间的位置。第二类是制导，就是控制系统在知道了目标的位置时，需要基于轨道力学，寻找一条满足经济性、安全性要求的路，从而找到目标。第三类是如何才能走上这条路，以及在路上保持何种安全姿态。”

　　所以，对SpaceX来说，首当其冲的就是测量方面的成本控制，要知道，太空测量的精度要求是非常高的，飞行器在空中每秒都是七八公里的速度，同时还要考虑粒子反转的问题，这也是航天级器件能否用工业级器件替代的核心问题。

　　“举例来说，在地球上空30多公里的地方，飞行器每穿越高能粒子层运行一圈就会发生50次的反转，非常频繁。”李红表示

　　因此，要想让计算机，尤其是CPU具备对高能粒子的抵抗能力，就要在表面加一层材料，业内管这种器件叫加固器件。“单就加固器件本身的成本来说并不是特别贵，贵的主要是测试，加上上天的器件是非常少的，由此支撑设备的研制、维护、升级、员工的费用就不可能便宜。”

　　一方面是元器件的技术精度要求，一方面是缺少批量优势下的高昂成本，都把航天推向了一个举国体制下才能完成的事业。而要改变这一次，首先要改变的是思维。

　　耗资巨大的测试工作，SpaceX一方面引进了3D打印技术，通过3D模型进行产品的预测试，在极大程度上降低了测试的成本。同时，在产品开发层面，马斯克也引入了互联网的“迭代”思想，SpaceX 采用的是工程师们熟悉的持续集成 （CI） 理念，甚至可以根据模拟测试的结果，把新代码和配置每天加入到生产环境（也就是真要上天的飞船）里。这种开发方式能够缩短开发测试发布的周期，显著提高 SpaceX 的效率。

　　不仅如此，重复回收使用的火箭和飞船，极大地降低了发射的成本，公开数据显示：“猎鹰 9 号火箭总共分两级，70%的成本在第一级上，带有 9 个发动机。如果能把一级火箭回收，发射价格就已经降了一大块。”

　　“同样是把载人飞船发射到空间站，SpaceX 报价只要 1 亿 3300 万美元，NASA 做则需要 4 亿 5000 万美元，等于是一下子省掉了 2/3。”

　　此外，当火箭不能回收时，一级火箭掉落区的居民经常被支付疏散费用，甚至如果毁坏财物砸到房子都要赔钱，这都是火箭发射的隐性成本，当SpaceX首次实现了火箭的可回收之后，这些支出就节省下来了。

　　2。创新路径

　　转换解决问题的思路

　　对于SpaceX的成本控制来说，无论是万维钢的《第一性原理》还是众多媒体公开报道的成本控制方式，都还仅仅停留在技术方法的层面，比如采用通用的、成熟的技术产品等等。但是，对于大多数的行业企业来说，这些方法还很难为其创新提供直接的路径指导或带来借鉴价值。举例来说，以工业品的部件代替航天级的部件，并没有多少行业会遇到类似问题。

　　那么，到底怎样才能拨开层层迷雾，看到SpaceX从马斯克身上不断因袭的创新模式呢？

　　某资深航天专家告诉《中国经营报》记者，SpaceX的创新路径上有两个非常值得关注的做法，可以为更多的行业企业带来启发：“一是转换问题思路的创新模式，二是指标协同下的效率最高模式。”

　　先来看转换问题思路的创新模式：

　　关注SpaceX的人通常都看到过以下这个案例，即NASA 发射火星探测器用的阿特拉斯-5型运载火箭总共分三级，每一级使用的发动机都不一样，但SpaceX 的做法不同，猎鹰 9 号火箭只有两级，第一级 9 个发动机，第二级 1 个发动机，这 10 个发动机都是一模一样的。一样就容易量产，不但降低成本而且增加可靠性。

　　万维钢在《第一性原理》里认为这个案例充分体现了SpaceX对制造流程的简化，但奥秘并非仅仅如此，“更重要的是，转移了问题的侧重点，改变对抽象问题的解决思路，进而实现了创新性的突破。”李红告诉记者。

　　“传统飞船往往需要一台进行总体操控任务的发动机，这台发动机要履行多元化的职能，精益求精，但技术难度非常之高，而SpaceX将这样一台发动机换成了九台小发动机来解决，这九台小发动机的技术实现路径变得简单，这时技术不再是最重要的问题，管理成为了最重要的问题，也说是说如何管理并协同这些小发动机最终实现大发动机的目标变得突出。”李红表示。

　　事实上，这种转换解决问题思路的模式在SpaceX的火箭和飞船中都得到了普遍性的应用，比如原来一个元器件上只能放一个芯片上去，人们就只能把它做得特别好，但随着技术发展，一个元器件上可以多放好几个芯片，这就像原来只能带一瓶水上天时你只能把瓶子做得特别结实，但当瓶子的成本逐渐降到很低的时候，就可以带上很多个上天，加上集成度的提高，每一个芯片成指数级增长，给商业化的模式提供了解决的机会、途径、冗余和备份。

　　通过技术进步，通过批量生产、低成本的技术手段，SpaceX降低了航天可靠性、安全性的成本。

　　“这就像一扇门一样，可能没有钥匙很难打开，但是如果你能绕到屋子的旁边，那里也许有一扇窗户。所以，企业在创新过程中要学会的是不断转换问题的重点。当技术上面临难度挑战和高昂成本时，是不是可以通过批量产品的替代转换成管理协同的问题，最终让问题在现实中找到更容易的解决方案。”李红表示。

　　如果说SpaceX转换问题思路的创新模式可以帮助到那些做基础创新、颠覆性技术创新的企业找到创新的模式或路径的话，指标协同下的效率最高模式或者可以帮助到很多拥有“大企业病”的企业跨越创新藩篱。

　　同样还是以SpaceX的本次发射为例，无论是火箭的发射控制系统，还是驶上空间站的飞船的操作系统，它们执行的都是完全一致的一个大目标，即实现龙飞船与空间站的对接。这个目标，简单，直接，明了，所有的产品设计、测试以及系统运行都以此目标进行衡量，没有多余的指标或成分。

　　但反观举国体制下的航天产业来看，“很多子系统都承担着多种多样的不同的任务，由此带来各种精度、计算、测量上的要求，也就是说，在大的目标之下，还有各个子系统承建部门的子目标，这些子目标参差不齐，往往在无形中增加了巨大的成本，同时也降低了效率。”

　　这就像很多大的企业或公司一样，他们在创新的奔跑过程中，往往要受到部门利益或多年惯性的限制或拖累，在创新的大目标之下还要完成部门原有的各种各样的小目标，最终的结果往往拖垮了大目标的实现进程。

　　“所以剥离不必要的子目标，或者至少要与大目标实现方向上的协同，是企业在创新模式和组织管理上需要处理的重要问题。”李红表示。

　　3。 容错机制

　　高风险下的容错机制

　　对于马斯克来说，他为航天事业带来的改变，不仅仅是在产品层面重新定义了火箭，将航天从神话事业变成了民间市场，更多的是，他把更多的机制层面和精神层面的东西带入了航天领域，为航天产业打开了商业化的大门。当然，他势必也将借由“航天”的产业制高点，影响更多的产业企业。

　　“比低成本控制更为重要的，支撑SpaceX 不断走向成功的首要原因是它的风险偏好和高风险下的容错机制。事实上，也正是这一机制的缺失，一度导致了资金相对充裕的举国体制下的航天事业总难有大的突破。”李红告诉记者。

　　的确，对于中、美、俄来说，传统航天都害怕失败，这是成本（尤其是测试成本）居高不下的重要原因，同时也导致了很多探索上的止步不前。

　　来看一下SpaceX一度遭遇的挫折与失败：

　　2016年9月，一枚猎鹰9号火箭在发射台上添加燃料的过程中发生爆炸，为了解决这个问题，SpaceX花了一年多时间重新设计系统。

　　2019年3月2日，SpaceX的猎鹰9号火箭搭载龙飞船与国际空间站实现顺利对接并在一周后成功重返地表。但仅仅一个月后，一艘龙飞船在卡纳维拉尔角空军基地进行静态试点火的过程中发生爆炸，太空舱几乎完全被毁。

　　同样地，即使在本次载人龙飞船载着两名宇航员成功上天之前两个小时，SpaceX星际飞船原型机在美国得州研发基地进行测试后发生猛烈爆炸。这一历史性的载人航天的民间商业性突破可以称得上一波三折。

　　不仅如此，在SpaceX对火箭进行回收利用的突破性尝试中，SpaceX发射火箭以来总共试图11次回收火箭，猎鹰9号有5次回收未能成功。这意味着整个试验的失败概率还非常之高。

　　事实上，这种大失败概率从一开始就已经注定，成立于2002年的SpaceX，直到2006年3月24日才迎来了第一次发射，但凝聚了SpaceX团队多年心血的火箭——猎鹰1号在点火25秒后就重重地砸在了发射场地上。

　　此后，2007年3月21日，猎鹰1号再次发射，再次以燃烧、爆炸失败告终，直到2008年， SpaceX在8月和9月连续进行了两次猎鹰2号发射实验后，终于在9月28日进行的发射中，猎鹰1号成功发射。

　　对此，美国的军工巨头洛克希德轻蔑地称：“这不过是小屁孩儿过家家，发射个火箭和在耳边的蚊子嗡嗡叫没啥两样。”

　　但是，背负互联网基因的马斯克及其SpaceX却在这一次次失败中建立了属于自己独有的容错能力、纠错机制以及快速进行技术迭代的本领。

　　“由于不惧怕失败，也不会有太多的人为失败而担责，这样的机制让SpaceX能从失败案例中快速总结教训，并为下一次发射积累宝贵的经验财富。”一位业内人士如此评价。

　　然而，这种失败在举国体制的航天实验中却往往难以容忍。已故的阿波罗15号宇航员Al Worden说：“和50年前相比，我们对风险的容忍度太低了，我不认为这完全是好事。”

　　在Al Worden看来，“马斯克现在就在一点点改变这个现实，他发射他想发射的东西到太空。”

　　“显然，这种容错机制的存在，对在关键技术领域、颠覆性技术领域、卡脖子技术领域的创新突破同样意义非凡。”一位关注SpaceX的技术创新型企业家告诉记者。

　　深度

　　私人航天的商业化路径

　　最近十多年以来，太空探索的初创公司并不少见，私人航天也并不是什么新名词，但为什么马斯克的SpaceX会如此石破天惊呢？

　　公开信息显示：亚马逊CEO贝佐斯曾在2000年创办的蓝色起源，大洋彼岸的英国富豪理查德·布兰森则在2004年创办了维珍银河，推销商业太空旅行计划。就在去年，维珍银河已经首度载客，实施商业太空飞行；蓝色起源也雄心勃勃地公布了在2024年重新将美国人送上月球的计划。但所有这一切，都没有SpaceX的载人飞船与空间站的对接更受关注。

　　对此，分析人士认为，除了马斯克本人的名人效应之外，更重要的是，马斯克探索出了从举国体制到私人航天的商业化路径。当SpaceX一举击败波音，接过了美国载人航天的接力棒后，一个商业化的航天时代开始了。

　　需要注意的是，航天商业化时代的开启，有三个非常重要的前提，一是大规模的资金投入 ，二是技术进步和产品成熟带来的成本降低 ，三是更多应用场景的设计和应用带来的更广泛的用户基础。

　　首先，从资金的投入来看，美银美林之前发布研报称，到2040年太空行业的规模将达2.7万亿美元，大概是20万亿元人民币，未来几十年的发展将超过过去所取得发展的总和。

　　仅以SpaceX为例，除了自有资金和马斯克私人投入外，NASA的合同金额支持同样不可忽略。公开数据显示，SpaceX成立于2002年，早在2005年就赢得了美国空军1亿美元的太空发射合同，并在2006年获得了NASA商业轨道运输服务（COTS）合同，尽管猎鹰I型火箭的首次轨道任务直到2008年才完成。

　　同样地，早在猎鹰1号首次飞行之前，美国空军就在2008年初又授予SpaceX一份价值10亿美元的合同。在载人航天领域，SpaceX已成为NASA事实上的研发部门。到目前为止，NASA 2014年与龙飞船的合同已经成功地与国际空间站对接。

　　虽然没有明确的公开信息显示NASA为这次载人飞船所支付的费用，但可以想象到费用不菲。当然，这还不包括一些隐性的技术支持，比如，有分析就指出， SpaceX一直能够利用美国政府对太空发射设施的巨额投资。它不仅可以在卡纳维拉尔角空军基地和肯尼迪航天中心运作，甚至可以在范登堡空军基地运作。

　　同时，SpaceX公司能够开发、测试和部署几种不同的新型火箭发动机，也可能是因为它有特权获得了为NASA和军事太空项目开发的技术。

　　其实，在技术进步和产品成熟带来的成本降低方面，SpaceX的火箭和飞船显然是典型代表，工业级产品对航空级产品的替代，引发成本降低到原来1/10的水平。

　　再次，伴随全球80多个国家投资了这个行业，应用场景正变得越来越丰富，除了天空飞行之外，马斯克的星链计划（Starlink）也正在为人们带来更多的商业想象空间。

　　“这是一个由10000颗左右的微型卫星组成的拟议网络，其目标是为整个地球提供宽带互联网服务。通常人们常把5G比作‘地基’，而把星链计划比作‘天基’，它对网络传输带宽、速度的改变很可能将带来超越互联网的工作方式和生活方式的变化，进而改变大多数行业企业进行商业运作的模式。”李红告诉记者。

　　当然，这有赖于更多企业的参与，当成本控制和经济可行性得到进一步推动的情况下，企业就会本能地创造顾客的需求。这也正是德鲁克对企业定义的内涵。

　　本版文章均由本报记者屈丽丽采写

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