SpaceX何以一飛沖天

凌偉豪

劃過(guò)夜空的星鏈衛(wèi)星群軌跡。圖/法新

2024年1月14日晚，北京、河北多地網(wǎng)友稱其看到了天空出現(xiàn)的不明光球：這幾個(gè)光球在黑暗的襯托下很顯眼，可以自主飛行，還會(huì)吐光圈，整個(gè)過(guò)程持續(xù)了3分鐘。相關(guān)視頻在網(wǎng)上廣為傳播，眾說(shuō)紛紜，如果沒(méi)有后續(xù)，不明光球最后似乎又成為證明外星人存在的市井怪談了。

1月15日，北京天文館研究員朱進(jìn)在接受媒體采訪時(shí)表示，14日晚出現(xiàn)在天空的不明光球是美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）發(fā)射“星鏈”衛(wèi)星的火箭在經(jīng)過(guò)華北上空進(jìn)行鈍化處理產(chǎn)生的現(xiàn)象。

據(jù)SpaceX官網(wǎng)信息，1月14日，SpaceX共執(zhí)行兩次星鏈任務(wù)，兩次合計(jì)將45顆衛(wèi)星送入近地軌道?？紤]近16小時(shí)的時(shí)差，北京、河北上空出現(xiàn)的應(yīng)該是SpaceX14日第一次發(fā)射任務(wù)的二級(jí)火箭。這是全球2024年度第11次軌道發(fā)射，是SpaceX本年第四次發(fā)射。

SpaceX，這家在中國(guó)乃至全世界都不乏流量和熱度的公司又以這樣意想不到的方式突然闖入2024年。

2023年，馬斯克麾下的SpaceX總共完成98次火箭發(fā)射，占全球發(fā)射總次數(shù)近半壁江山；在近地軌道上已有近6000顆衛(wèi)星，占太空已有衛(wèi)星的一半以上；為全球用戶提供衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的星鏈已經(jīng)實(shí)現(xiàn)盈利。

在不少人看來(lái)，他幾乎以一己之力，讓人們看到了商業(yè)航天的廣闊前景，讓當(dāng)年他所述“移民火星”的口號(hào)，逐漸從夢(mèng)變成現(xiàn)實(shí)。為什么會(huì)這樣？是因?yàn)橛⑿蹎幔绾萌R塢大片般的硅谷鋼鐵俠力大無(wú)窮？是因?yàn)榄h(huán)境嗎，美國(guó)將航天市場(chǎng)全面交由市場(chǎng)引導(dǎo)所致？

輝煌2023，刺激2024

美中時(shí)間1月12日，馬斯克穿著那件標(biāo)志性皮夾克亮相SpaceX全體員工大會(huì)，和人們印象中的盛大的年會(huì)不同，這場(chǎng)位于得州星艦基地的員工大會(huì)別樣的簡(jiǎn)單“粗暴”：現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有貴賓席、西裝革履與紅地毯，也看不到主持人、文藝匯演和代表員工講話。

員工們穿著便服或者工作裝在臨時(shí)搭建的臺(tái)子下，看自家老板做簡(jiǎn)短的ppt匯報(bào)。不遠(yuǎn)的地方豎立著通體黑色的星艦（Starship），這個(gè)龐然大物高121米，直徑9米，有效負(fù)載能力可達(dá)150噸，是迄今為止人類運(yùn)力最大且完全可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭。

馬斯克總結(jié)了過(guò)去一年SpaceX所做的事情：2023年SpaceX共成功完成96次發(fā)射任務(wù)，加上兩次星艦試飛，總共完成98次火箭發(fā)射，占全世界總發(fā)射次數(shù)的44%。98次發(fā)射包含了63次星鏈發(fā)射，共發(fā)射了1984顆星鏈衛(wèi)星，目前近地軌道空間已經(jīng)有近6000枚星鏈衛(wèi)星。

加上載人航天任務(wù)機(jī)組成員、拼車任務(wù)的載荷和未披露的秘密任務(wù)載荷，據(jù)馬斯克的估計(jì)，SpaceX在這一年將1600噸的有效載荷送上了既定軌道，占全球有效載荷的80%。

如果亮眼的數(shù)據(jù)、龐大的體量和創(chuàng)紀(jì)錄的進(jìn)步早已讓人們見(jiàn)怪不怪——這幾乎是SpaceX成立以來(lái)年年發(fā)生的事情，那么還有一件所有航天從業(yè)者都不能不關(guān)注的事情——SpaceX終于具備了盈利能力。

2023年8月，《華爾街日?qǐng)?bào)》中文網(wǎng)的一篇報(bào)道顯示，2023年一季度，SpaceX收入約15億美元（當(dāng)時(shí)約合人民幣109.65億元），實(shí)現(xiàn)總利潤(rùn)5500萬(wàn)美元（當(dāng)時(shí)約合人民幣4.02億元），實(shí)現(xiàn)盈利。11月7日，據(jù)彭博社援引知情人士透露，SpaceX今年有望在火箭發(fā)射和星鏈業(yè)務(wù)上實(shí)現(xiàn)年收入90億美元。

回顧2023年，SpaceX無(wú)疑已經(jīng)成為航天發(fā)展領(lǐng)域最耀眼的那顆星，作為目前的航天引領(lǐng)者，其發(fā)射載荷、發(fā)射頻率、發(fā)射次數(shù)每時(shí)每刻都在刷新人類的航天運(yùn)載能力，填補(bǔ)航天發(fā)展的空白。

2024年，馬斯克在年度總結(jié)中提出要完成150次發(fā)射，同一級(jí)火箭要重復(fù)使用40次，同一個(gè)發(fā)射臺(tái)最短發(fā)射間隔要控制在24小時(shí)之內(nèi)。這意味著更快、更多、更有性價(jià)比。

此時(shí)距離SpaceX公司成立過(guò)去了22年，距離獵鷹1號(hào)成功發(fā)射過(guò)去了16年，而距離獵鷹9號(hào)成功著陸回收過(guò)去了8年。

人們總是忙于造神，將看到的顯露出的一切豐功偉績(jī)附著在某個(gè)人物或是某群人身上，因?yàn)樵诳缭綄I(yè)壁壘的道聽(tīng)途說(shuō)中，人們輕易就忽略了技術(shù)每一次微小的進(jìn)步所耗費(fèi)的心力，而每時(shí)每刻的投入與某個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的突破同樣重要，都構(gòu)成了最后成功不可或缺的一部分。

如果想要解答SpaceX何以成為如今首屈一指的航天公司這個(gè)問(wèn)題，就不應(yīng)該只停留于為“硅谷鋼鐵俠”馬斯克立傳，而是要到技術(shù)和行業(yè)內(nèi)部，真正見(jiàn)證星艦、獵鷹9號(hào)、星鏈這樣劃時(shí)代的技術(shù)是如何建造起來(lái)的。

SpaceX有一個(gè)神奇的部門(mén)，名叫專業(yè)部門(mén)。它負(fù)責(zé)十幾個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)。用不銹鋼替代碳纖維蒙皮、用工業(yè)級(jí)元器件制造電子設(shè)備、大量使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)測(cè)試零部件，類似的奇思妙想大都出自這個(gè)部門(mén)。

不計(jì)成本的技術(shù)革命，是SpaceX身上最顯著的標(biāo)簽。整個(gè)公司奉行絕對(duì)的工具理性原則——拿來(lái)即用、有效即用。正如馬斯克在接受媒體采訪時(shí)表示，“如果一件事情夠重要，那么即便所有條件都與你作對(duì)，你就該去做。”

在生產(chǎn)制造的自主研發(fā)上，SpaceX善于跨界創(chuàng)新：現(xiàn)有的航天材料昂貴、笨重，還被上游產(chǎn)業(yè)鏈壟斷著，那就用其他工業(yè)領(lǐng)域的合金原料。比如，在二級(jí)液氧/煤油貯箱的共用箱底，就采用了航天飛機(jī)時(shí)代大量使用的2195鋰鋁合金，大大降低了成本。

SpaceX確實(shí)太特殊了。因?yàn)檎w設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，如果用傳統(tǒng)航天航空常用的設(shè)計(jì)軟件達(dá)索CATIA，大型設(shè)計(jì)文件往往要花一個(gè)多小時(shí)才能打開(kāi)，甚至無(wú)法打開(kāi)。在開(kāi)發(fā)受阻后，SpaceX立即轉(zhuǎn)向效率更高、開(kāi)圖更快的西門(mén)子軟件NX，這款軟件本來(lái)是為汽車公司用的。

作為一個(gè)只在乎技術(shù)創(chuàng)新的工程部門(mén)，凡是有利于星艦進(jìn)一步發(fā)展的，其計(jì)劃方案都會(huì)于第二天出現(xiàn)在SpaceX專業(yè)部門(mén)的辦公桌上。

類似場(chǎng)景不斷在公司內(nèi)部上演。在2023年11月，星艦第二次測(cè)試，SpaceX將33臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)在一起，同時(shí)點(diǎn)火噴射，證明了在動(dòng)力方面，發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)方案是完全可行的。

并聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)是一項(xiàng)塵封已久的技術(shù)?？屏_廖夫?qū)?0臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)在蘇聯(lián)N1火箭上，在1969年至1972年間，進(jìn)行了四次試驗(yàn)，剛剛完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題。蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人放棄了登月計(jì)劃而轉(zhuǎn)向空間站，也就放棄了追求超強(qiáng)動(dòng)力的N1火箭，并聯(lián)式發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期被否。

但馬斯克敏銳地察覺(jué)到了它的價(jià)值，完成了科羅廖夫所暢想的火箭藍(lán)圖。

談及自主研發(fā)，似乎早就不再新鮮。但打破全行業(yè)壁壘、全面跨界，將各種技術(shù)用于SpaceX的研發(fā)當(dāng)中的玩法，確實(shí)極為少見(jiàn)。

一個(gè)好漢三個(gè)幫。SpaceX畢竟只是一家公司，資源畢竟有限。公眾常常只看見(jiàn)SpaceX是一家商業(yè)航天明星企業(yè)，關(guān)注它的順利與失敗，忽略了在其上游下游的龐大的產(chǎn)業(yè)鏈體系，這才是SpaceX從始至終賴以研發(fā)的關(guān)鍵。

在SpaceX早期，外包產(chǎn)業(yè)鏈就已深度參與其中。2014年，獵鷹9與龍飛船有522項(xiàng)外包工藝流程。伴隨技術(shù)定型，開(kāi)始批量生產(chǎn)飛船。到了2019年，外包工藝流程擴(kuò)大到2070項(xiàng)，在接下來(lái)幾年，規(guī)模上量的外包工藝，助推了整個(gè)供應(yīng)鏈的成熟，讓如上種種創(chuàng)新技術(shù)能夠順利實(shí)現(xiàn)。

以制造外包為例，2019年SpaceX的外包加工商則多達(dá)268家，全部為美國(guó)本土企業(yè)，涉及熱處理、電鍍、檢測(cè)、氧化、表面涂層、不銹鋼鈍化、清潔、焊接等工藝環(huán)節(jié)，共計(jì)2070個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)。

不只集合了上下游產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)，SpaceX還在NASA的支持下，垂直集成整條產(chǎn)業(yè)鏈，保證自主可控。作為鏈主的SpaceX內(nèi)嵌于美國(guó)乃至世界產(chǎn)業(yè)鏈，使得整個(gè)行業(yè)都迎來(lái)了高速創(chuàng)新迭代。

所謂“鏈主”企業(yè)是指在產(chǎn)業(yè)鏈中處于核心地位，對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈具有一定控制力，能夠發(fā)揮自身比較優(yōu)勢(shì)、充分整合和利用外部資源、凝聚和協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈上下游主體、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈不斷創(chuàng)新和迭代的企業(yè)。支持“鏈主”企業(yè)主導(dǎo)全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)組織方式、完善產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的重要手段。

作為鏈主，SpaceX大刀闊斧地改革了商業(yè)航天領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈，找尋產(chǎn)業(yè)鏈上的成熟技術(shù)，吸納其核心人才，提高自我研發(fā)能力，同時(shí)，最大程度整合工業(yè)資源。值得留意的是，SpaceX內(nèi)部極為推崇自給自足，打破以往分系統(tǒng)外采的模式，馬斯克看到了過(guò)去NASA強(qiáng)管理模式下和波音、洛馬等航天巨頭的博弈對(duì)抗，消耗了大量人力、物力、財(cái)力且效率低下，所以內(nèi)嵌于產(chǎn)業(yè)鏈的SpaceX通過(guò)自主研發(fā)制造了火箭70%以上的分系統(tǒng)。

另一方面，SpaceX提前布局制造、裝配、測(cè)試和發(fā)射的配套設(shè)施，自行把握任務(wù)節(jié)奏。總而言之，沒(méi)有對(duì)火箭發(fā)射產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)大的掌控能力，就無(wú)法充分整合和利用外部資源，也就無(wú)法將工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的完全生產(chǎn)力給激發(fā)出來(lái)，最后只能成為腐朽的行業(yè)舊有形象，在穩(wěn)定采購(gòu)訂單中官僚化，嚴(yán)重阻礙產(chǎn)業(yè)升級(jí)技術(shù)革命。

為了保證對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的控制，首先要有清晰的產(chǎn)業(yè)鏈分類。

SpaceX將其主導(dǎo)下的火箭產(chǎn)業(yè)鏈分為了上游零部件系統(tǒng)、中游火箭制造及發(fā)射、下游應(yīng)用三個(gè)部分，最為核心的零部件系統(tǒng)分為箭體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等分別垂直布局管理，不同的部分對(duì)應(yīng)的都有細(xì)分的供應(yīng)鏈對(duì)象。

面對(duì)龐大產(chǎn)業(yè)鏈，SpaceX有兩種做法，一方面并購(gòu)整合資源，另一方面分散管理。

前者是為了避免供應(yīng)鏈過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致效率降低。這打破了以往發(fā)動(dòng)機(jī)、電子設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、地面支持設(shè)備等分系統(tǒng)由不同研制單位分別承擔(dān)的模式，采用扁平化組織和縱向整合、高度集成的設(shè)計(jì)模式，自主研發(fā)和制造火箭關(guān)鍵零部件。

由此，SpaceX既是產(chǎn)業(yè)鏈中最強(qiáng)大的一環(huán)，也是整合產(chǎn)業(yè)鏈資源的推手。憑借對(duì)關(guān)鍵零部件和工藝技術(shù)的掌控來(lái)控制整條產(chǎn)業(yè)鏈，而不需像洛馬和波音公司必須與1.2萬(wàn)家供應(yīng)商合作才能制造火箭。

后者則強(qiáng)調(diào)不依賴單一供應(yīng)商，引導(dǎo)供應(yīng)商形成完全競(jìng)爭(zhēng)的格局，形成對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上游的控制。通常來(lái)說(shuō)，上游供應(yīng)商主要提供通用產(chǎn)品，價(jià)格和技術(shù)壁壘低，易形成買(mǎi)方市場(chǎng)，SpaceX抓住這一點(diǎn)，用強(qiáng)大的議價(jià)能力壓低成本。

對(duì)于合作的供應(yīng)商，SpaceX設(shè)立了嚴(yán)格的準(zhǔn)入門(mén)檻，所有供應(yīng)商都要經(jīng)歷試用期階段，并定期進(jìn)行績(jī)效考核。SpaceX所有供應(yīng)商都要經(jīng)歷準(zhǔn)入、試用期階段，且要通過(guò)ISO9001/AS9100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，才能最終成為穩(wěn)定供應(yīng)商。成為穩(wěn)定供應(yīng)商之后，SpaceX還建立了責(zé)任負(fù)責(zé)制，構(gòu)建科學(xué)、定量化的績(jī)效管理體系，運(yùn)用計(jì)分卡實(shí)現(xiàn)評(píng)估指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法的標(biāo)準(zhǔn)化，倒逼供應(yīng)鏈升級(jí)。

可以說(shuō)，這一套組合拳下來(lái)，盤(pán)活的不只有現(xiàn)在最吸引人目光的SpaceX，還有其背后的火箭發(fā)射全產(chǎn)業(yè)鏈。SpaceX就像那條鲇魚(yú)，告訴冷戰(zhàn)后沒(méi)了抗?fàn)巹?dòng)力和訂單壓力的波音、洛馬等官僚化的老航天企業(yè)，你們過(guò)去坐吃山空的日子，一去不復(fù)返了。

2006年至2018年，SpaceX從NASA和美國(guó)軍方得到的項(xiàng)目訂單高達(dá)80億美元，是整個(gè)公司營(yíng)收的主要來(lái)源。截至2021年，SpaceX共獲得政府支持經(jīng)費(fèi)151.7億美元，占總經(jīng)費(fèi)62%，其中NASA投資超過(guò)50億美元。

SpaceX能夠以鏈主的身份整合美國(guó)火箭發(fā)射產(chǎn)業(yè)鏈，同樣離不開(kāi)NASA的支持。如今美國(guó)航天能夠在有限的資源下展現(xiàn)出更好的前景，本就是NASA不斷結(jié)構(gòu)改革之后的結(jié)果。SpaceX不僅是自然市場(chǎng)下商業(yè)航天的奇跡，更是在NASA強(qiáng)管理模式控制下，在計(jì)劃框架下有效運(yùn)用市場(chǎng)規(guī)則的合理產(chǎn)物。

2003年，美國(guó)發(fā)布了《國(guó)家航天運(yùn)輸政策》和《美國(guó)國(guó)家航天政策》，NASA逐步退出近地軌道業(yè)務(wù)，將其承包給私營(yíng)航天公司，自己專注于科研和深空探測(cè)領(lǐng)域，商業(yè)航天市場(chǎng)正式開(kāi)放。

NASA開(kāi)始反思自己的問(wèn)題。冷戰(zhàn)期間，NASA建立的強(qiáng)管理模式的確取得了杰出的成績(jī)，無(wú)論是載人航天、載人登月還是航天飛機(jī)等新技術(shù)的研發(fā)都證明了NASA管理模式的高效。但另一方面，銳減的預(yù)算讓各類隱患暴露出來(lái)，其中極為嚴(yán)重的就是被單一供應(yīng)商限制，20世紀(jì)90年代以來(lái)，美國(guó)航天工業(yè)被波音、洛馬壟斷，項(xiàng)目要價(jià)虛高且效率低下，嚴(yán)重拖累了NASA任務(wù)的推進(jìn)。2003年NASA的哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)發(fā)生事故，導(dǎo)致七名宇航員喪生，這一災(zāi)難意味著NASA體制改革已經(jīng)到了迫在眉睫的地步。

在商業(yè)航天的改革中NASA形成了一種新模式：政府劃清標(biāo)準(zhǔn)范圍，企業(yè)則在框架內(nèi)發(fā)揮自主性。全火箭發(fā)射上下游產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)中，NASA和軍方會(huì)提供項(xiàng)目訂單、技術(shù)支持、發(fā)射場(chǎng)地資源。

2023年11月，星艦的第二次試飛吸引人們關(guān)注。圖/IC

資料來(lái)源：美國(guó)GAO報(bào)告。制圖：張玲

資料來(lái)源：根據(jù)公開(kāi)資料整理

NASA通過(guò)其直屬分機(jī)構(gòu)將每一個(gè)領(lǐng)域都交給不同的供應(yīng)商競(jìng)標(biāo)，企業(yè)仍然保留產(chǎn)品所有權(quán)，NASA只購(gòu)買(mǎi)服務(wù)。

以固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑為例，推進(jìn)劑的不同成分都由不同的供應(yīng)商提供，NASA和軍方會(huì)與企業(yè)協(xié)調(diào)，讓供應(yīng)商競(jìng)標(biāo)或者干脆自己投資成立合格供應(yīng)商，規(guī)劃整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。NASA通過(guò)供應(yīng)鏈平臺(tái)，不斷扶持新總承包單位，甚至自己成為總承包商，去幫助新企業(yè)成長(zhǎng)。

SpaceX公司正是在這樣的環(huán)境下誕生。NASA在COTS項(xiàng)目中把政府出資占比壓縮到40%左右，并在預(yù)研、檢驗(yàn)生產(chǎn)、飛行展示三個(gè)階段對(duì)SpaceX和軌道科學(xué)公司提出了多個(gè)里程碑指標(biāo)。達(dá)標(biāo)后，才能確定進(jìn)一步資金投入計(jì)劃。如果順利完成研制任務(wù)，NASA將采購(gòu)其發(fā)射服務(wù)，否則就延期直至績(jī)效達(dá)成或終止合同。SpaceX在競(jìng)標(biāo)中完成了30多個(gè)里程碑任務(wù)，才拿到最后的大訂單。

同時(shí)，尚在發(fā)展中的商業(yè)航天企業(yè)也會(huì)得到發(fā)射場(chǎng)地與航天技術(shù)支持。SpaceX早期的三個(gè)主要航天發(fā)射工位均租借于美國(guó)政府，且享受空軍和NASA提供的支持，無(wú)異于雪中送炭。而NASA也與SpaceX簽訂了一系列空間法案協(xié)議，分別由馬歇爾航空中心、噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、約翰遜航天中心承擔(dān)，且因隸屬于公司產(chǎn)權(quán)，SpaceX可以沒(méi)有后顧之憂。

綜上所述，SpaceX能取得如今的成就，離不開(kāi)它對(duì)效率與技術(shù)突破的不懈追求，同樣不能忽略SpaceX以鏈主的身份，激活了全火箭發(fā)射產(chǎn)業(yè)鏈。

這得益于，NASA建立的政企合作新模式，將強(qiáng)政府與強(qiáng)市場(chǎng)結(jié)合。一方面將政府?dāng)[在監(jiān)管、梳理、統(tǒng)籌規(guī)劃的位置上；另一方面長(zhǎng)期扶持商業(yè)航天企業(yè)，讓其在有限的市場(chǎng)環(huán)境下自由競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)揮作為商業(yè)企業(yè)的積極性。這不是慣常認(rèn)為的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)野蠻生長(zhǎng)，而是政府引領(lǐng)集中資源，規(guī)劃發(fā)展的同時(shí)充分放權(quán)。