11顆衛(wèi)星，每顆重172千克，相當(dāng)于22個(gè)成人，被“獵鷹九號”火箭送入了600多公里高度的近圓軌道。而且，第一級火箭經(jīng)歷一輪太空飛行，再次返回地球大氣層，于點(diǎn)火升空的9分40秒后，又穩(wěn)穩(wěn)立在發(fā)射場附近的著陸平臺，實(shí)現(xiàn)了世界上首次運(yùn)載火箭的成功回收。
一年以來數(shù)次失敗之后，美國太空探索技術(shù)公司（spacex）的研發(fā)團(tuán)隊(duì)終于可以安心回家歡度新年。此次創(chuàng)造航天史的火箭發(fā)射成本，預(yù)計(jì)為6000萬美元，大大降低了人類飛向宇宙的億萬美元門檻。當(dāng)家人馬斯克用“特斯拉”轎跑車改變了純電動(dòng)車徐緩疲弱的傳統(tǒng)印象，這次他的目標(biāo)是希望自己在火星上退休。
這，也許真的已經(jīng)不是一個(gè)夢想。那么，如何迎來一個(gè)萬眾創(chuàng)新、大眾航天的時(shí)代？
當(dāng)航天物料成為平常東西
作為ceo兼cto（首席技術(shù)官），同時(shí)也是技術(shù)狂和工作狂，在這個(gè)馬斯克的手中，超高速的火箭可以往返于天地，而不必再被拋擲到大海中。當(dāng)然，“原地返回”做到了，“異地返回”也應(yīng)該不是問題。
“科學(xué)家正在研究建造噴射引擎和火箭引擎的混合體。它能在4小時(shí)內(nèi)飛行相當(dāng)于從英國到澳大利亞的距離，使乘客的太空旅游像坐飛機(jī)一樣容易”，這條國際著名廣播公司的電文稱，“這項(xiàng)工程簡直讓人為之一振，太空飛行器能以音速5倍的速度飛行，最高時(shí)速達(dá)3000英里（約合4800公里）……”與正?？蜋C(jī)航班不同的體驗(yàn)，還有那種九霄云外的失重感。
就相關(guān)技術(shù)的可行性，本報(bào)記者與上海市科學(xué)學(xué)研究所合作，通過公眾號“三思派”與上海宇航系統(tǒng)工程研究所高工毛承元展開對話。這位從事運(yùn)載火箭總體研制的工程師認(rèn)為，此次回收式火箭的突破之處，首先在于動(dòng)力技術(shù)，主要包括火箭一級發(fā)動(dòng)機(jī)多次啟動(dòng)、精確推力控制、推進(jìn)劑管理等技術(shù)。另外，這枚全推力版本的火箭還運(yùn)用了極低溫的液氧煤油推進(jìn)劑，也是世界首創(chuàng)。突破之二是飛行控制技術(shù)，“獵鷹九號”的一級火箭有40多米長，需要在與各級火箭分離后完成姿態(tài)調(diào)整，進(jìn)行返回再入的彈道控制，并精準(zhǔn)地返回著陸點(diǎn)；同時(shí)，控制其垂直返回，也需要很強(qiáng)的飛控能力，他們在這方面也是領(lǐng)先的。
毛承元表示，這次成功可以歸結(jié)為幾個(gè)原因，其中之一是“整個(gè)美國的科技和工業(yè)基礎(chǔ)，保障了從原材料、工藝、制造設(shè)備到計(jì)算機(jī)等諸多領(lǐng)域都是領(lǐng)先的”。這在整個(gè)火箭設(shè)計(jì)制造過程中的作用相當(dāng)明顯，簡單地說就是馬斯克他們所用的貯箱材料、焊接工業(yè)、箭上計(jì)算機(jī)及導(dǎo)航器件等等，在他們那里都是平常的東西。而在別的國家，可能還需要投入大資金去攻關(guān)，效果也不一定穩(wěn)定。
商業(yè)航天還須反壟斷“ppp”
不過，技術(shù)原因并非專家眼中的首要原因。在這個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活躍度很高的國家，作為支持創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的政府部門，往往與包括民營企業(yè)在內(nèi)的社會(huì)各方力量結(jié)合在一起。
在美國航天領(lǐng)域，也并非一開始就是如此。波音公司和洛克希德?馬丁公司是政府有意扶持的，兩家原本存在競爭關(guān)系，后來卻聯(lián)合起來成立了發(fā)射聯(lián)盟（ula），幾乎壟斷了美方軍用發(fā)射，并且價(jià)格很高。毛承元說，在航天飛機(jī)退役后，美國國家航空航天局（nasa）需要尋求新的方式向國際空間站補(bǔ)給，也不希望再次形成一家獨(dú)大的局面，因此出臺了不少商業(yè)航天政策，鼓勵(lì)私營航天發(fā)展，并開放了一些技術(shù)進(jìn)行支持。
這種模式顯然是反壟斷，相當(dāng)于“ppp”，即政府與社會(huì)資本合作模式，或稱公共與非公共部門間的伙伴關(guān)系。
國家天文臺副研究員、科普作家鄭永春告訴“三思派”編輯：事實(shí)上，美國政府在奧巴馬上臺伊始就開始布局商業(yè)航天發(fā)展，“如果沒有國會(huì)立法和政府政策的支持，美國太空探索技術(shù)公司不可能有今天的成功”。
他認(rèn)為，nasa作為政府部門，在推動(dòng)商業(yè)航天發(fā)展方面不與民爭利，果斷退出具有潛在商業(yè)價(jià)值的低軌道航天發(fā)射領(lǐng)域，向spacex這樣的民營航天企業(yè)開放。nasa自身則集中精力發(fā)展基礎(chǔ)航天技術(shù)和深空探測等公益性航天事業(yè)，特別是在載人登陸火星方面。
比如，nasa向spacex開放了阿波羅登月和航天飛機(jī)研發(fā)的大量技術(shù)報(bào)告，轉(zhuǎn)移了大量成熟技術(shù)。為了扶持spacex，nasa甚至將自己的核心技術(shù)骨干派駐到這家公司，其中包括一批航天業(yè)內(nèi)的頂尖高手。
在鄭永春看來，航天發(fā)展的瓶頸在火箭，而火箭研發(fā)的瓶頸在發(fā)動(dòng)機(jī)。spacex此前并沒有研制大型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的能力，這枚獵鷹九號火箭上使用的“梅林發(fā)動(dòng)機(jī)”，原型是nasa當(dāng)年用于載人登月的，推力不大，因此，整個(gè)獵鷹九號需要19臺這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)。nasa把梅林發(fā)動(dòng)機(jī)的全套技術(shù)轉(zhuǎn)讓給spacex，spacex在原有基礎(chǔ)上又進(jìn)行了改造和升級，發(fā)動(dòng)機(jī)推力由此得以提高。而目前，spacex已經(jīng)具備獨(dú)立自主研發(fā)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的能力。
不僅轉(zhuǎn)移技術(shù)、輸送人才，nasa還給了長期的大額訂單。經(jīng)過20多家公司的3輪競標(biāo)，spacex的獵鷹九號和另一家民營航天企業(yè)軌道科學(xué)公司的運(yùn)載火箭脫穎而出，贏得了國際空間站貨物運(yùn)輸合同，總金額達(dá)數(shù)十億美元。
失敗是成功之母，此前馬斯克的火箭“保持失敗”十多次，但政府依然愿意支持他。毛承元說，前三次的獵鷹一號火箭發(fā)射失敗，spacex公司幾乎破產(chǎn)，nasa適時(shí)提供援手，甚至在獵鷹九號還沒首飛時(shí)就給了spacex商業(yè)航天的補(bǔ)給合同，可以說救了他們一命?！傲硗?，奧巴馬還親自參觀過他們的發(fā)射場?！?/p>
浴室零件組裝飛船把手
搞航天，真的那么“高大上”嗎？產(chǎn)生這種固有的概念，有點(diǎn)像上世紀(jì)80年代中國轎車工業(yè)通過合資模式重新起步時(shí)，當(dāng)年造轎車似乎也是那么“高大上”。然而，時(shí)過境遷，轎車制造以及發(fā)動(dòng)機(jī)在一些本土民營企業(yè)家眼中也早已不是那么神秘和洋氣。未來的航天，恐怕也是如此。
成本低是大眾化、廉價(jià)化的前提。據(jù)鄭永春研究，spacex制定了全面的成本控制計(jì)劃：火箭和飛船使用的全部零部件盡可能由自己生產(chǎn)，這樣做同時(shí)也降低了零部件外部采購帶來的質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)。由于火箭和飛船的生產(chǎn)量十分有限，為了減少生產(chǎn)線，他們盡可能在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種不同的零部件。馬斯克相信，降低成本的關(guān)鍵不僅在于研發(fā)新的技術(shù)，更在于廣泛采用已經(jīng)成熟的技術(shù)和產(chǎn)品。
低成本發(fā)射已經(jīng)成為地球上空的“鯰魚”。以向國際空間站提供貨運(yùn)服務(wù)的“龍飛船”為例，“龍飛船”與國際空間站的貨運(yùn)合同2008年時(shí)的單次費(fèi)用為1.33億美元，相當(dāng)于今天的1.15億美元，于是nasa用16億美元就購買了12次貨運(yùn)發(fā)射任務(wù)。與此相比，美國大中型空間載荷的平均發(fā)射費(fèi)用每次為4.35億美元，4次發(fā)射就合計(jì)17.4億美元。而歐洲的阿麗亞娜（也譯“阿里安”）公司和美俄聯(lián)合的國際發(fā)射服務(wù)公司報(bào)價(jià)也不低。
鄭永春說，為了降低成本，spacex甚至用市面上十分成熟的浴室零件來組裝飛船的門把手，僅此一項(xiàng)小細(xì)節(jié)就可以節(jié)約1470美元。這種十分商業(yè)化的運(yùn)作模式，就像生產(chǎn)冰箱和洗衣機(jī)的流水線那樣，脫離了以往火箭研發(fā)中十分臃腫冗長的供應(yīng)鏈。
有人認(rèn)為，獵鷹九號火箭第一級的回收成功，使航天發(fā)射變成了“白菜價(jià)”。鄭永春認(rèn)為，實(shí)際上，火箭回收可以降低發(fā)射成本是肯定的，但是否真的降到白菜價(jià)，回收后的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)又需要進(jìn)行多大程度的更新改造――是更新后用于下一次發(fā)射，還是用于其他用途，這些都還需要航天實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗(yàn)。毛承元也說，希望人們關(guān)注spacex等新興航天企業(yè)的成長，更多于關(guān)注回收成功?！半m然這次回收成功了，但真正的重復(fù)使用，依然道路漫長?！?/p>
