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马斯克的星舰发射真的失败了吗? 给中国的航天...

京港台:2023-4-21 09:57| 来源:知识分子 | 评论( 59 )  | 我来说几句


马斯克的星舰发射真的失败了吗? 给中国的航天...

来源:倍可亲(backchina.com) 专题:抄底还是跑路?美股最新动态

  4月20日,北京时间晚上9点30分,星舰终于正式开始了它的首次轨道级发射。

  两天前,这个人类历史上个头最大的火箭曾计划进行一次发射,然而,由于压力阀疑似冻结问题,发射计划被迫推迟48小时。

  昨晚的那次,火箭点火成功,脱离发射台,最初的一两分钟,情况看上去不错。然而,2分40秒之后,火箭开始剧烈抖动,出现故障,3分钟后,火箭解体爆炸,最大上升高度为39公里。

  在中国的社交媒体上,普遍认为这是一次失败的发射。

  但对于这次星舰爆炸,不同人的看法存在相当大的差异。哈佛-史密森尼天体物理学家乔纳森·麦克道尔认为,星舰在爆炸前飞到最大高度39公里,距离国际公认的太空边界100公里还差得很远。而另一部分声音则认为,本次发射已经完成了“不损坏发射台正常起飞”的任务,达到了预期目标。

  在本次发射后的CNN报道中则提到:“在火箭开发过程中,SpaceX坚持认为,此类事故是收集数据最快、最有效的方式。这种方法使该公司有别于其密切合作伙伴 NASA,后者更喜欢缓慢、有条理的测试,而不是剧烈的爆炸。”

  作为一个专业的观察者,我们必须要有不同的、更加理性的视角。这样一个重型运载火箭的首次发射,出现意外实属正常,更值得我们借机重新审视自己,思考如何立足自身条件,更好地促进航天事业的发展。

  星舰爆炸对马斯克意味着什么?

  事实上,SpaceX团队对这次发射普遍预期不高。马斯克本人也认为,本次发射只要不炸在发射台上,星舰飞不飞得起来,飞得多高,都是成功。

  这是因为SpaceX采用了互联网行业快速推出新产品,快速迭代升级的方式。“星舰遵循小步快跑、迅速迭代的研发理念,不怕暴露问题,从一次次失败中快速找到技术漏洞,优化到下一代的版本中。”通过一次次真刀真枪的发射任务,发现问题、解决问题,提高可靠性。而不是把时间花在长期、反复的论证和测试上。

  有消息指出,星舰的研制,采用了批量化生产的模式。第一批次星舰一共生产了5个,这次虽然发射失败了,但马斯克宣布几个月后还将再次发射。这种行为也体现了马斯克在商业航天方面的一个很突出的特质:冒险精神。

  创业是高风险的,100家企业创业,能有几家存活下来就算不错了,创新同样也是高风险的。但SpaceX的每次发射都面向全世界公开直播,对发射失败并不懊恼,甚至处之泰然。这是因为马斯克有强烈的信心,认为最终一定能成功,这种底气来自于他对技术的把控。这让我想起在SpaceX发展的早期,刚开始研发猎鹰系列火箭的时候,马斯克只有1亿美元。每发一枚火箭需要2500万美元,前三次都爆炸了,直到第四次发射成功,才让他侥幸逃过破产的命运。

  在猎鹰系列火箭回收和重复利用的试验中,一些业内人士很不看好。在陆上回收、海上回收试验中,多次发生爆炸。似乎对SpaceX来讲,失败不是问题。

  太空探索是全人类共同的事业,任何一个参与者愿意参与其中并积极尝试,取得成功,在某种意义上也都是人类的成功。我们要正面看待SpaceX和星舰。在过去,火箭最重要的性能是运载能力,成本是次要的。现在火箭最重要的能力是性价比,星舰等新一代运载火箭的成功,将大大降低人类进入太空的成本,助力人类在群星间穿越。因此,对中国而言,也许,减少审批手续,降低政策门槛,推出激励措施,鼓励商业航天企业大胆尝试,不断创新,才能更好地应对星舰和SpaceX带来的挑战。

  商业航天,同样需要星辰大海(电视剧)梦

  在2015年,以吉林1号卫星的发射为标志,中国进入了商业航天元年,这一年,商业航天在中国正式破冰起航。那段时间,互联网领域的BAT们也开始纷纷寻找机会进军航天领域(可参见我当时的文章《2015,中国商业航天元年》)。自那之后,8年来,中国的商业航天取得了长足发展,采用商业模式研制的火箭接连发射成功。但是,如果给予一定的鼓励和支持,发展速度还可以更快一些。

  2016年时,我还写过一篇文章《未来二十年,载人登火星》,然而,现在七年过去了,似乎离登陆火星的时间还需要20年甚至更长。各国政府层面还没有载人登陆火星的计划。幸运的是,马斯克推出的移民(专题)火星计划,似乎更让公众感兴趣。

  对一个企业的发展而言,企业家的风格,决定了这个企业的风格和前途。就像比尔.盖茨之于微软公司,乔布斯之于苹果公司,贝索斯之于亚马逊公司。同样,马斯克的风格决定了SpaceX的风格和价值取向。马斯克并非只有SpaceX,他还同时参与创办了移动支付工具Paypal、太阳能发电项目Solar city、时速上千公里的超级高铁项目、电动汽车特斯拉等。这些项目中很多相似的特点,比如,技术的颠覆性、项目实施的可持续性、产品推出非常高调、更新频率非常快速等。

  首先,我们要承认SpaceX是一家商业航天企业,但它却并不是普遍意义的民营企业。在欧美小政府大社会的模式下,大部分项目都会采用商业模式发展。SpaceX在创业的早期,招聘了很多美国宇航局的航天工程师。美国宇航局通过专门的机制,转移了包括航天发动机在内的很多技术给SpaceX,特别是把给国际空间站送货、载人等大额订单交给SpaceX,帮助它度过危机。

  作为一家商业航天企业,SpaceX十分重视成本控制,一切因陋就简,用梦想来激励员工。在强调员工福利的美国,可以打地铺,经常性地加班,成为员工的自觉行为,这与欧美强大的工会势力对员工福利的要求似乎背道而驰。我们可以看到,在马斯克移民火星,颠覆航天技术的感召下,员工的动力被激发,工会福利被放到一边。当然,我们也要看到,这背后,也有马斯克利用强大的舆论影响力(特朗普也是这么干的)来化解来自工会和舆论的反对声音,以及,收购推特后,马斯克同样大规模减人增效,使加班成为常态。

  星舰一旦成功,需要警惕垄断

  赞成SpaceX的勇气和努力,并不代表着对这家公司的全面赞成。

  在马斯克创办的企业中,十分强调第一性原理。第一性原理是指将事物拆分成各种要素,分别进行分析,找到实现目标的最优路径的方法。该原理源于古希腊哲学家亚里士多德提出的哲学观点:“每个系统存在一个最基本的命题,这个命题不可违背,更不可删除。”马斯克曾经说过,存在一种好的思维框架,有点像物理学上第一性原理的推理(first principles reasoning),将事情缩减至其根本实质……因此,必须把问题彻底搞明白,才能从中找出那些最基本的东西。

  星舰是在第一性原理的基础上进行的颠覆式创新。这种例子,就像智能手机的出现对摩托罗拉和诺基亚的影响,几乎颠覆了整个手机行业。在这个意义上,我们要警惕SpaceX对整个航天产业的颠覆性。这种颠覆性我们在特斯拉汽车里也已经看到了——几乎所有的电动汽车市场和传统汽车市场都被特斯拉玩的团团转。特斯拉把所有的零部件和技术掌握在自己的手里,拥有了巨大的降价空间,于是,只要特斯拉一降价,其他的汽车厂商几乎无利可图,于是,特斯拉便拥有了可以轻易压垮对手的实力。

  而在星舰的例子中,SpaceX批量化地生产通用型的航天器,包括载人飞船、货运飞船、火箭等。在SpaceX的库房里,装满了数十枚大大小小回收来的重复利用的火箭,以及排列得像森林一样的猛禽发动机。这些航天器都是批量化生产出来的,具有稳定的品质,而且具有很好的通用性,减少了个性化设计、生产和测试,导致成本大大降低。

  一个令人印象深刻的例子,是SpaceX把日常生活中常用的门把手,作为航天器舱门的开关。因为马斯克认为,生活中的门把手经过了商品化数亿次的检验,证明足够可靠,比工程师设计一个航天器专用的门把手要可靠得多,成本也要低得多。

  另一个例子是航天器上的芯片。因为航天器的芯片要经受发射时的振动和太空环境中的辐射,往往需要专门设计和测试,导致价格奇高。而SpaceX采用不同的路径,它从电子市场上购买低等级的民用芯片,通过多个芯片的冗余备份设计,实现高可靠、低成本。或者从低等级芯片中进行筛选,选出那些能够适应太空环境的高可靠芯片。这样一来,一枚芯片的价格就从几百万、几十万,降低到了几千块甚至几百块。

  在这种背景下,星舰一旦发射成功,意味着人类进入太空的成本将大大降低。届时,除了为保证国家安全,各国需要保留小规模的自主航天发射能力之外,绝大多数的商业航天发射都会奔着SpaceX去,它手上的订单会越来越多。订单越多,它的经验就越丰富;规模越大,对控制成本就越有利。这就像Windows系统对于计算机行业的作用,不管是谁家的生产的电脑,最终都会采用Windows系统。这样,便很有可能,以后不管是哪个国家或哪家公司生产的航天器,都会来找SpaceX发射,因为自己发射反而更昂贵。这是非常值得我们警惕的。

  幸而,中国的商业航天企业很多,据说有上百家之多。既有体制内的国企和央企采用商业模式新组建的,又有纯民间投资的。过去几年,商业航天企业吸引了一批人才。在过去三年的疫情期间,这些企业大多举步维艰,现在疫情结束了,又让这些企业看到了希望,特别是以中科宇航力箭一号火箭发射成功为标志,逐步突破了商业航天企业火箭发射载荷重量能力的制约。接下来,有必要扶持一些上规模的商业航天企业,适当开放一些基础底层的技术,促进其快速成长。

  这些商业航天企业作为航天事业发展的第三支力量,有望通过高度的对外开放,在世界市场上争取订单。基于中国工程师的勤奋、智慧和高效率的交付能力,有可能在与SpaceX的竞争中,争得一席之地。

  回看中国的航天事业

  要在国际舞台上争得一席之地,中国航天是有基础的。

  近年来,中国航天事业发展很快,在北斗卫星导航系统、载人航天与空间站、月球与深空探测方面都取得了巨大的成就。在国际上,中国航天事业相比欧洲和俄罗斯而言发展得更好,相比日本(专题)、韩国更是进步神速。

  另一方面,中国航天事业长期坚持独立自主,自力更生的原则,我们的所有核心关键技术都牢牢掌握在中国人自己手中。这样使得航天产业的发展避免了卡脖子,可以按照自己的节奏来发展。这样的布局显然十分有利于行业的长期发展和可持续发展。

  例如,探月工程分为绕、落、回三步走,从2004年开始启动,到2020年成功实现。如今,开始了探月工程四期嫦娥六号、七号、八号的研制工作。

  在探月工程成功的基础上,中国启动了天问系列行星探测工程,实现了首次火星探测,后续将开展火星采样返回、小天体探测和木星系统探测等。

  载人航天工程从1992年开始启动,同样经历了三个阶段,于2022年底建成中国空间站。

  北斗卫星导航系统于1994年启动,经历了北斗一号、北斗二号、北斗三号等三个阶段,历时26年。

  在中国,这些长达二三十年的航天工程历经几代领导人,可以一张蓝图绘到底,这在欧美民主政体下是很难实现的。以深空探测领域为例,从80年代以来,美国宇航局经历了老布什政府提出重返月球计划、奥巴马政府改成载人登陆小行星计划、再到现在的拜登(专题)政府提出从月球到火星的计划。这种翻烧饼似的政策调整,对行业的长期发展不利。

  航天工程长远规划、分步实施,在中国特色的政治制度下更容易实现。这也是一位美国行星科学界同行与我交流时发出的感慨。

  当然能够有目前的格局,主要原因在于航天技术高度敏感,与军事高度关联,只能依靠独立自主。更得益于以钱学森、赵九章、孙家栋、叶培建等一代又一代科学家的战略规划和顶层设计,立足艰苦奋斗,自主创新,开创航天事业的新局面。

  与此同时,我们也要看到另外一支重要的力量——以太空探索技术公司SpaceX为代表的商业航天企业快速崛起。这些商业航天机构所带来的两方面进展,不得不引起我们的警惕。

  一是星链,数万颗卫星发射进入太空,让全球各个偏远地方、上网不方便的人随时随地通过卫星连接互联网,而且上网成本正在快速下降,这对很多偏远地区有吸引力。2021年5月,中国卫星网络集团有限公司组建,相信在这方面的差距会逐渐缩小。

  二是SpaceX推出的猎鹰9号系列火箭在载人和货运发射能力、重复利用方面,技术已经成熟,极大地降低了发射成本,大大降低了人类进入太空的门槛。但SpaceX并没有止步于此,通过超重星舰的飞行试验,不仅大幅度提高了火箭的运载能力,满足载人登月的运载能力需求。而且在一级火箭可重复使用技术的基础上,还在进一步发展二级火箭可重复使用技术。这需要我们考虑如何应对。

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