SpaceX跨出商業(yè)航天載入史冊的一步

美國東部時間9月12日7時58分，馬斯克的太空探索技術(shù)公司（SpaceX）進行的人類首次商業(yè)太空行走計劃，在人類航天史上留下了里程碑的一幕：億萬富豪艾薩克曼與SpaceX工程師莎拉·吉利斯穿戴著SpaceX公司研發(fā)的艙外航天服，在距離地表700公里處，爬出載人“龍”飛船，完成輪流出艙活動，進行了約20分鐘太空行走——盡管兩人只是打開艙門，分別讓上半身出艙停留了10多分鐘。

這是全球首次由非官方職業(yè)宇航員進行的商業(yè)太空行走?？此撇粡碗s，可實際上已經(jīng)是目前商業(yè)航天領(lǐng)域能夠到達的最高水平。自1965年以來，人類已經(jīng)完成的太空行走大概是400多次，平均每年不到8次，這足以體現(xiàn)出此次商業(yè)太空行走的重要意義。

此前一天的9月11日，由我國企業(yè)自主研發(fā)的朱雀三號可重復使用火箭，成功完成10公里級垂直起降返回飛行試驗，為將來實現(xiàn)大運力、低成本、高頻次、可重復使用的航天發(fā)射邁出關(guān)鍵一步。

中美兩國幾乎同時間，都在商業(yè)航天領(lǐng)域取得了新的突破，可喜可賀。不過必須承認的是，以馬斯克的SpaceX為代表的美國商業(yè)航天發(fā)展，在全球處于絕對領(lǐng)先地位。2023年SpaceX發(fā)射火箭98次，占全球火箭發(fā)射次數(shù)的44.34%，SpaceX發(fā)射質(zhì)量達到1195噸，全球占比80%。從歐美商業(yè)航天發(fā)展的軌跡中，或許能給中國商業(yè)航天的崛起提供一些經(jīng)驗與啟示。

載入史冊的太空行走

SpaceX進行的人類首次商業(yè)太空行走計劃，代號為“北極星黎明”。 9月10日，4名航天員乘坐載人“龍”飛船升空，展開為期五天的飛行計劃，其中最受關(guān)注的就是其飛行高度和首次商業(yè)太空行走。

這是“龍”飛船截至目前第5次商業(yè)任務(wù)，也是風險最高的一次。據(jù)SpaceX介紹，進入太空后，太空船以橢圓形軌道繞行地球，飛行期間最接近地球的距離為190公里，最遠的距離為1400公里，這是國際空間站離地高度的3倍以上，也是自從1972年阿波羅登月計劃結(jié)束以來人類離地球最遠的距離。

飛行期間，“北極星黎明號”將圍繞范艾倫輻射帶，即近地空間中環(huán)繞地球的巨型“輪胎狀”高能粒子輻射層，收集醫(yī)療數(shù)據(jù)，以便更好地了解外太空輻射環(huán)境對人體的影響。此次任務(wù)的重頭戲，則是第3天在距離地表700公里處進行的約20分鐘太空行走。

10日進入太空后，“北極星黎明號”機組人員立即開始“預呼吸”過程，包括漸降低“龍”飛船艙室壓力并增加氧氣濃度，為太空行走做準備。這種操作類似潛水員為避免“減壓病”而采取的措施，以從血液中清除氮氣。這樣當機組人員暴露在太空真空中時，氮氣不會在他們的血液中形成可致命的氣泡。

太空行走任務(wù)開始時，載人“龍”飛船返回艙逐漸放氣至近似真空狀態(tài)，直到艙內(nèi)與太空環(huán)境壓力平衡后，兩名航天員交替將上半身探出艙外進行短暫的出艙活動。由于“龍”飛船沒有氣閘艙，此時四名宇航員實際上同時暴露在太空真空環(huán)境中。

在近兩個小時內(nèi)，艾薩克曼與莎拉·吉利斯分別完成了10分鐘左右的出艙活動，以測試SpaceX宇航服的性能。與傳統(tǒng)意義上的“太空行走”不同，兩名航天員只有上半身離開了太空艙，雙腿仍然留在艙內(nèi)。因為這種外觀十分科幻，看上去非常簡潔輕便的艙外航天服并未配備獨立的生命維持系統(tǒng)，需要通過一條約3.6米長的“臍帶”線纜來輸送氧氣、保障通信等，因此出艙者是通過“臍帶”與飛船時刻保持連接的。

“北極星黎明”任務(wù)，實際上是SpaceX“北極星計劃”的第一次飛行，后續(xù)或還將包括第二次載人“龍”飛船任務(wù)，和SpaceX可回收重型火箭“星艦”的首次載人飛行。整個計劃由SpaceX和艾薩克曼共同出資，包括開發(fā)和測試全新的宇航服。

SpaceX公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克曾發(fā)文，計劃兩年內(nèi)首次向火星發(fā)射不載人的新一代重型運載火箭“星艦”。他將“北極星黎明”任務(wù)描述為“星際時代的早期開拓者”，表示如果該項目進展順利，未來依托相關(guān)技術(shù)將把數(shù)百人送到地球軌道、月球，甚至火星。馬斯克表示，一旦載人探測火星任務(wù)成功，前往火星的太空之旅將呈“指數(shù)級”增長，目標是20年內(nèi)在火星上興建自給自足的城市。

這是一個野心勃勃的宏大航天計劃。這次載入航天史冊的商業(yè)太空行走的成功，無疑為馬斯克的宏偉計劃又增添了強勁的驅(qū)動。

SpaceX的崛起之路

隨著執(zhí)行“北極星黎明”任務(wù)的“龍”飛船成功返回地球，以濺落方式降落在美國佛羅里達州海岸附近，馬斯克的SpaceX在商業(yè)航天領(lǐng)域又增添了一道光環(huán)。

具有諷刺意味的是，今年6月乘坐美國波音公司“星際客機”飛船前往國際空間站的兩名美國官方宇航員，卻由于“星際客機”出現(xiàn)技術(shù)問題，不得不在國際空間站滯留至明年，不久前只能目送3個月前載著自己來到國際空間站的飛船空艙返航。而預計明年2月返回地球時，他們將搭乘的，正是波音競爭對手SpaceX的“龍”飛船。

SpaceX為何能在商業(yè)航天領(lǐng)域獨領(lǐng)風騷，這就要從美國的商業(yè)航天發(fā)展史中去尋找根源。

1961年4月，國際通信衛(wèi)星組織通過美國馬丁公司的運載火箭，將商業(yè)衛(wèi)星送入軌道，商業(yè)航天發(fā)射市場的序幕就此拉開。19年之后的1980年3月，世界第一家商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)公司歐洲阿里安空間公司成立，它的幕后支持者是歐洲航天局。美國指了個方向，歐洲開了頭，商業(yè)航天發(fā)射的賽道上慢慢就熱鬧起來，20世紀80年代后期，中國、俄羅斯、烏克蘭等國帶著自己的運載火箭相繼加入。

商業(yè)航天發(fā)射市場的規(guī)模非常小，但新型運載火箭的研制卻需要海量燒錢。在經(jīng)歷了阿波羅計劃后錢袋子逐漸縮緊的美國政府意識到，如果只靠自己的力量，很難在太空領(lǐng)域保持領(lǐng)先。于是，他們想出了一個辦法，就是讓私營公司也參與太空活動，幫助政府發(fā)射衛(wèi)星、運送物資等。這樣一來，既可以節(jié)省政府的開支，又可以提高效率和創(chuàng)新能力。

為了實現(xiàn)這個目標，美國政府出臺了一項法律，叫做《空間商業(yè)發(fā)射法案》。這項法律規(guī)定，私營公司可以申請發(fā)射火箭，并且政府會給予他們一定的資金和技術(shù)支持。這是世界上第一個鼓勵商業(yè)航天發(fā)展的法律，也是美國商業(yè)航天的起點。

2011年，美國退役了所有的航天飛機，結(jié)束了30年的載人航天時代。此后，美國宇航員只能依靠俄羅斯的聯(lián)盟號飛船進入國際空間站。為了擺脫對俄羅斯的依賴，美國政府加大了對商業(yè)航天的支持力度，并啟動了一系列計劃，如商業(yè)軌道運輸服務(wù)計劃（COTS）、商業(yè)補給服務(wù)計劃（CRS）和商業(yè)乘員開發(fā)計劃（CCDev）。這些計劃的目的是讓私營公司開發(fā)能夠運送貨物和人員到國際空間站的飛船和火箭，并且由政府購買他們提供的服務(wù)。

私人資本于是蜂擁而入，其中，真正給美國及國際商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)市場帶來沖擊的是馬斯克的Space X公司，而其能迅速打破傳統(tǒng)航天巨頭壟斷的秘訣，就是低價。自從獲得第一個訂單后，Space X公司每千克載荷的發(fā)射價格最高不超過7500美元，是所有在役運載火箭中最低的，其中“獵鷹”重型最低僅有“飛馬座”XL的1/26。

Space X每次發(fā)射的最高報價為6000萬美元，波音和洛克希德·馬丁公司組建的美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟每次發(fā)射的價格為4.35億美元，兩者相差至少6倍。連以價格厚道的歐洲阿里安空間公司和俄羅斯國際發(fā)射服務(wù)公司，在Space X面前也毫無戰(zhàn)斗力，兩家公司的報價在1億美元到2億美元之間，是Space X的1.67到3.3倍。

Space X拿到第一筆訂單后僅僅1年，新簽訂的商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射訂單量，就從零變成占據(jù)國際商業(yè)航天發(fā)射市場的45%。歐洲和俄羅斯的份額一年丟失近半，美國借馬斯克之手成功逆轉(zhuǎn)局面。超低的發(fā)射價格，可回收技術(shù)，以及風險投資主導的商業(yè)模式，Space X給商業(yè)航天發(fā)射市場帶來了極大的沖擊，開始引領(lǐng)國際商業(yè)航天發(fā)射市場的潮流。

在早年，SpaceX公司曾向風險投資機構(gòu)提出要出售4億美元股份和股權(quán)之后，卻僅僅籌到4400萬美元，認購額略超1/10，但后來馬斯克拋出“星鏈”計劃和“星船”計劃兩個航天新物種后，SpaceX公司股票成為風投瘋搶的目標，一下子從認購不足變成超額認購，僅在2019年，SpaceX公司獲得的投資就占整個行業(yè)的兩成多。

一位中國商業(yè)航天從業(yè)者曾表示，“SpaceX很強悍的一點是成本控制能力。在它之前，航天業(yè)界沒想過能以這種模式制造和發(fā)射火箭?！币晃毁Y深市場分析人士認為，馬斯克是用造工業(yè)品的思維來做航天，“SpaceX 能把制造成本降下來，是采取了流水線生產(chǎn)、貨架元器件、快速檢測等多方面改進。從根源上來說，是設(shè)計、制造理念的改變，采用成熟技術(shù)、簡化工藝、提升容錯率。但關(guān)鍵是可回收技術(shù)的成功應(yīng)用”。

SpaceX內(nèi)部人士透露的財務(wù)數(shù)據(jù)曾顯示，2023年第一季度SpaceX的營業(yè)收入為15億美元，總利潤達到5500萬美元，終于實現(xiàn)了小幅度的盈利。SpaceX的CFO今年初表示，“星鏈”在2023年底實現(xiàn)了正向現(xiàn)金流，并實現(xiàn)了盈利。這意味著馬斯克的商業(yè)航天這條路走通了。

政府的政策支持、資源供給以及大量人員和技術(shù)支持，也是美國商業(yè)航天發(fā)展迅猛的原因。

當然，在SpaceX成功的背后，也離不開美國國家航空航天局（NASA）的支持，大量的政府訂單成為SpaceX能夠堅持下來的基礎(chǔ)。

創(chuàng)新發(fā)展給中國啟示

除了SpaceX外，美國商業(yè)航天也迎來了一批新興的創(chuàng)新型公司，如藍色起源（Blue Origin）、維珍銀河（Virgin Galactic）等，它們利用自主研發(fā)的可復用火箭、太空飛船等技術(shù)，為太空探索和太空旅游提供了新的可能性。這些公司也成為了美國商業(yè)航天的代表和領(lǐng)導者，與NASA和其他國家的航天機構(gòu)展開了合作和競爭。

2021年同一年內(nèi)，太空探索技術(shù)公司、藍色起源公司和維珍銀河公司分別將普通人送入近地軌道和亞軌道，開啟了太空旅游的新時代。這不僅為民眾提供了實現(xiàn)太空夢想的機會，也為太空產(chǎn)業(yè)帶來了新的商業(yè)模式和收入來源。

亞馬遜創(chuàng)始人杰夫·貝索斯旗下的私人航天公司藍色起源于2021年7月完成首次載人太空試飛。不過在2022年9月的一次無人試驗任務(wù)中，該公司的“新謝潑德”飛行器發(fā)生發(fā)動機故障墜毀，并在此后停飛近兩年。直至今年5月，藍色起源公司重啟載人太空飛行。據(jù)該公司介紹，“新謝潑德”飛行器已完成25次太空飛行，其中包括七次載人飛行，已運載37人至超過距地表100千米“卡門線”的軌道高度，這是國際航天界定義的地球大氣層與太空的邊界。

2023年6月，英國億萬富翁理查德·布蘭森創(chuàng)立的維珍銀河公司，也曾成功將第一批付費客戶送入太空邊緣，并安全返回地面。

此外，本世紀開始，商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用方面涌現(xiàn)了一大批新興企業(yè)，比如天空盒子成像公司、行星實驗室公司（Planet Labs）等一批提供衛(wèi)星遙感服務(wù)的公司，甚至谷歌公司也進軍航天業(yè)。特別是近年來太空互聯(lián)網(wǎng)成為熱點，衛(wèi)星系統(tǒng)也將逐步進入互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時代。寬帶衛(wèi)星通信在實現(xiàn)全球三維覆蓋接入方面將發(fā)揮突出作用，全球?qū)τ谛l(wèi)星發(fā)射等航天服務(wù)的需求陡然上升。

具備新互聯(lián)網(wǎng)思維的公司在產(chǎn)品、投資、服務(wù)和生產(chǎn)等方面都采用了與傳統(tǒng)企業(yè)迥然不同的經(jīng)營模式，敢于冒險，敢于挑戰(zhàn)自己和既有的規(guī)則。商業(yè)航天強調(diào)效率，用戶需求的快速響應(yīng)和低廉的價格是其贏得市場、迅速崛起的重要原因。此外，政府的政策支持、資源供給以及大量人員和技術(shù)支持，也是美國商業(yè)航天發(fā)展迅猛的原因。

中國的商業(yè)航天發(fā)展，也許不會照搬美國的模式，但依然可以從中得到一些啟示，比如敢于冒險、創(chuàng)新開放、放眼全球的精神和思維，促進自己步伐的加快，為探索太空做出新突破。