探究美國SpaceX公司的發(fā)展與成功

周一鳴（北京空間科技信息研究所）

從哲學的角度講，世間萬物的興衰與發(fā)展都有其偶然性和必然性，現(xiàn)代科技的發(fā)展也莫不如此。從上世紀末大放異彩的微軟（Microsoft）和IBM等IT巨頭到今天快速崛起的谷歌（Google）等互聯(lián)網(wǎng)新貴，創(chuàng)新的技術和產(chǎn)品不斷打破人類既往的認識和生活方式，并不斷催發(fā)著人類的求知探索和技術進步，為將來更創(chuàng)新的科學技術變革提供了生長的土壤。

在這個信息技術日新月異且不斷滲透至各傳統(tǒng)工業(yè)技術領域的時代，美國太空探索技術（SpaceX）公司在航天領域脫穎而出，成為融合最新信息技術、先進金融與項目管理方法、航天基礎技術等多元要素的先鋒公司，創(chuàng)造出舉世矚目的杰出工程成就和商業(yè)運行模式。從微觀看，該公司似乎是在創(chuàng)始人伊隆·馬斯克（Elon Musk）的特異性領袖才能引領下橫空出世的神奇公司，但從宏觀看，該公司也是美國航天工業(yè)體系發(fā)展的必然結果。為了說明這些問題，本文將圍繞幾個重要問題來談談SpaceX公司的發(fā)展與影響。

1 馬斯克是技術精英？還是商人？

馬斯克是一個傳奇人物，他不僅是SpaceX公司的創(chuàng)始人，也是大名鼎鼎的國際網(wǎng)絡支付平臺貝寶（PayPal）和“特斯拉”電動汽車公司的創(chuàng)始人。馬斯克具有非凡的市場預測力、決策執(zhí)行力及領袖魅力，他專注于在商業(yè)航天、電子商務、電動汽車等先進工程技術領域的創(chuàng)新性產(chǎn)品和服務，并將這些杰出成果快速地推廣應用，顛覆了人們對傳統(tǒng)航天研制管理模式、商品交易方式、汽車基本結構等方面的認識，打開了巨大的未來市場空間。

那么，該如何準確地評價馬斯克這個人呢？馬斯克不是比爾·蓋茨式的技術精英，他的思維方式與蘋果（Apple）公司的喬布斯有些相似，但不同的是，他具有更強的冒險精神、更寬廣的技術視角及深厚的金融、管理、工程技術知識，是典型的復合型商人。

馬斯克領導下的SpaceX公司，其令人眼花繚亂的工程項目、技術研發(fā)、產(chǎn)品服務背后，其實遵循著逐利的商業(yè)原則，即工程項目要能帶來豐厚的、先入為主的市場空間和來自于軍方、政府、私人的多方利潤。為此，技術研發(fā)更注重系統(tǒng)集成和優(yōu)化，通過各種途徑、盡可能多地采用低風險、高可靠的成熟技術；產(chǎn)品服務將用戶需求和體驗置于首位，優(yōu)先發(fā)展低成本、可重復使用等美國政府亟需的低地球軌道天地往返運輸產(chǎn)品和服務。從某種角度講，SpaceX公司是馬斯克基于PayPal獲得巨額財富后，敏銳地捕捉到航天領域商機后，而施行的一個重大風險投資項目。在這個項目中，馬斯克負責籌措啟動資金，堅持集成最新信息技術和航天成熟基礎技術的發(fā)展思路，通過多種途徑合理規(guī)避耗時耗力的技術攻關點，低成本、高速度、多樣化地發(fā)展出多型產(chǎn)品。

2 成功的核心是一切源于成熟

SpaceX公司的成功秘訣之一，是盡可能的采用各種成熟手段，包括成熟的技術、成熟的人才、成熟的資金等等。通過整合各種優(yōu)勢資源，SpaceX公司能夠以最短的時間實現(xiàn)最強大的結果。

在航天技術方面，SpaceX公司并非白手起家，它受益于美國的強大航天工業(yè)能力和技術基礎，從美國航空航天局（NASA）獲得了阿波羅計劃的部分技術，包括土星-V型火箭F-1主發(fā)動機整體設計、登月艙下降段發(fā)動機、2195鋁鋰合金以及攪拌摩擦焊工藝等關鍵技術，這些技術對于SpaceX公司的“灰背隼”發(fā)動機至關重要，也是火箭發(fā)動機工程技術攻關中最耗時耗力的部分。據(jù)稱，SpaceX公司的新型“格里芬”火箭發(fā)動機，仍主要參考阿波羅計劃的技術遺存，進一步提升性能。同時，NASA還允許SpaceX公司使用測試臺架，為其解決了測試難題。在助推器方案上，SpaceX公司在很大程度上借鑒了人類歷史上發(fā)射數(shù)量最多且成功率頗高的運載火箭俄羅斯的R-7火箭。在火箭部組建的制造上，SpaceX公司還大量采用了商業(yè)現(xiàn)貨（COTS）技術，打破了傳統(tǒng)航天器件的高成本、長發(fā)展周期等因素禁錮，有效精簡了系統(tǒng)結構，提高了系統(tǒng)性能。

在航天人才方面，SpaceX公司“貪婪”地從各知名航天企業(yè)中獵取人才，吸納了許多具有理論知識和工程經(jīng)驗的成熟航天科技人員，包括美國最大引擎制造商TRW公司的液體推進器專家湯姆·穆勒、在波音公司當了15年“德爾他”（Delta）火箭測試主管的蒂姆·布薩、麥道飛行公司主持“大力神”火箭的結構設計師克里斯·湯普森，以及NASA和美國航天企業(yè)中的一批頂尖航天工程師。在SpaceX公司，馬斯克為他們創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，摒棄了傳統(tǒng)航天企業(yè)繁瑣的管理體制弊病，極大地激發(fā)了這些科技人員的創(chuàng)新活力和工作效率。

在航天資金方面，SpaceX公司既有馬斯克籌集的數(shù)億美元做基礎，還充分借鑒國際金融界最先進的經(jīng)驗，引入了成熟有效的財務管理制度和預算管理制度，靈活、及時地為科技研發(fā)和市場開拓提供資金保障，確保及時捕捉發(fā)展機遇，滿足不斷調整中的技術研發(fā)需求。

3 圍繞系統(tǒng)工程專注集成創(chuàng)新

雖然SpaceX公司盡最大努力采用成熟的手段謀求快速發(fā)展，但它在系統(tǒng)集成方面的創(chuàng)新值得我們高度關注?？梢哉f，SpaceX公司將系統(tǒng)工程推向了一個新的發(fā)展階段，打造出了一個“美式”系統(tǒng)工程的杰出成功典范。

雖然SpaceX公司在火箭主發(fā)動機等核心器件上參考了早期的成熟技術，但SpaceX公司在系統(tǒng)集成設計上突破了早期系統(tǒng)的設計禁錮，大膽引入來自于工業(yè)自動化、電子信息、新材料、新工藝等多領域的新器件或新技術，集成發(fā)展出了性能領先、煥然一新的系統(tǒng)級產(chǎn)品。同時，SpaceX公司在系統(tǒng)的控制策略、信息處理等方面也積極引入最先進的算法和技術，這些新技術的采用使得系統(tǒng)的運行更為高效、更加穩(wěn)定。

如果我們認為S p a c e X公司的創(chuàng)新僅限如此的話，還是言之過早的。因為這種發(fā)展思路并非SpaceX公司首創(chuàng)，傳統(tǒng)的大型航天企業(yè)也在緊跟最新理論和技術的進步，努力革新發(fā)展方式，以期保持自身的領先地位。但從目前情況看，傳統(tǒng)航天企業(yè)并沒有取得太顯著的效果；反倒是名不見經(jīng)傳的SpaceX公司獨辟蹊徑，率先尋獲了創(chuàng)新且有效的解決方案，進而取得了巨大成功。

要想將這個解決方案的創(chuàng)新之處解釋清楚，首先需要談談當代工業(yè)界的兩種主流工程實踐方式：面向對象的工程化方法和面向過程的工程化方法。這兩個提法是彼此對立的，似乎最早源于計算機編程的算法結構，并逐漸擴展應用到人類生活的各個方面。當前，面向對象的工程化方法非常流行，被大多數(shù)部門廣泛采用，甚至普遍將其視為最高效的工程化方法。

面向對象的工程化方法是基于模塊化的工程實踐方式，系統(tǒng)研制部門僅負責系統(tǒng)的整體設計、關鍵器件制造及系統(tǒng)集成，將其他一些經(jīng)模塊化分解的部分交由其他的專業(yè)部門或企業(yè)完成。這種工程化方法的特點是利于早期集成實現(xiàn)但不利于后續(xù)發(fā)展過程中的及時優(yōu)化，即其優(yōu)點在于簡化了系統(tǒng)集成的難度，在系統(tǒng)初建時能最大限度逼近“全局最優(yōu)”，且后期升級改造不必“牽一發(fā)而動全身”；但其缺點在于隨著專業(yè)技術的不斷發(fā)展，為保障整個工程體系的穩(wěn)定性和可靠性，局部的升級改造難以帶動其他部分的同步升級改造，最終整體效能出現(xiàn)“穩(wěn)中有降”的逐步退化趨勢。目前，傳統(tǒng)的航天企業(yè)主要采取這種工程化方法，并發(fā)揮了巨大作用；但這種方法也造成了企業(yè)的發(fā)展“慣性”，其系統(tǒng)性能的提升不僅受限于配套企業(yè)的技術改造能力，還受限于其他局部系統(tǒng)的同步匹配升級能力，形成了“船大難掉頭”的發(fā)展局面。

面向過程的工程化方法是面向系統(tǒng)整體的工程實踐方法，系統(tǒng)研制部門需要關注系統(tǒng)的每個局部。這種工程化的特點是利于后續(xù)發(fā)展過程中的全局優(yōu)化，每個局部的優(yōu)化調整都會帶動其他部分的同步升級變化；但另一方面，這種方法給初建時的系統(tǒng)集成帶來了難度，尤其是在局部面對很多難以突破的瓶頸技術的情況下。與傳統(tǒng)的航天企業(yè)不同，SpaceX公司敏銳地看到了創(chuàng)新難以為繼的問題所在，細致評估了將兩種工程化方法融合的可行性，最終付諸實踐并取得了巨大成功。具體來說，SpaceX公司在設計上關注每個局部細節(jié)，采取“面向過程的工程化方法”，甚至諸如閥門等眾多零部件都自行按需求生產(chǎn)；而在瓶頸集中的局部采取“面向對象的工程化方法”，最大限度地應用成熟的手段，從而既巧妙規(guī)避了“面向過程的工程化方法”所難以解決的困難，又及時保持了整個系統(tǒng)的不斷更新優(yōu)化。

4 最后的一些總結

從某種角度說，S p a c e X公司是馬斯克創(chuàng)造的時尚航天企業(yè)，與美國國防高級研究計劃局（DARPA）、NASA等更專注于前沿技術、基礎技術研發(fā)的航天部門不同，SpaceX是一個商業(yè)化、有“逐利”需求的公司，它選擇了一條“短平快”的發(fā)展道路，最大限度應用最先進的信息理論、工業(yè)技術及商業(yè)現(xiàn)貨器件，快速、巧妙地創(chuàng)造出現(xiàn)代化工業(yè)技術與傳統(tǒng)航天技術的集成產(chǎn)品。同時，SpaceX公司也是在時代的發(fā)展中應運而生的，它的發(fā)展既受益于美國近地天地往返運輸?shù)南到y(tǒng)空檔期，也受益于源自NASA實實在在的“商業(yè)軌道運輸服務”合同，它的成功與“天時地利人和”兼具的發(fā)展環(huán)境是分不開的。