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马斯克发射火箭并回收：国进民退下的航天商业化

来源：时代周报作者：李兮言发布时间：2015-12-29 11:20:18

马斯克发射火箭并回收：国进民退下的航天商业化

北京时间2015年12月22日上午9点，美国太空探索公司（SpaceX）在佛罗里达州肯尼迪航天中心，将其自主研制的“猎鹰9号”（Falcon 9）火箭发射升空，这是继Blue Origin成功发射并回收卫星后，民间公司首次将有效载荷送到国际空间站（ISS）附近。同时，SpaceX采用的是可回收用一级火箭，所以它的成功，也意味着“可回收火箭迈出的第一步”。

SpaceX由Paypal创立人、特斯拉汽车CEO埃隆·马斯克（Elon Musk）在2002年6月建立。在马斯克的明星光环下，“猎鹰9号”的成功发射更为SpaceX在全球范围内招来了众多粉丝。然而，在一众呼喊商业资本压过国家力量的背后，隐藏着一个事实：正是国家资源向商界释放，才有了SpaceX的迅速崛起。Space X的成功，则是建立在美国国家航空航天局(NASA)多年研究的基础上。与其说是商业太空公司的异军突起，不如说是国家资源对民间的大量释放。

国家资源让渡

“在研发全程，NASA的专家建议和指导始终帮助SpaceX，令我们得以在美国50年的太空经验上往前走，最终达到目标。”2011年，在美国国会听证会上，马斯克如是总结。就在这之前的一年，SpaceX成为全球首家可以发射、修复可部分回收宇宙飞船的私人公司。这艘宇宙飞船名为“龙”，可以在地球轨道上运行。而这之前，全世界只有6个国家及政府能够做到。

SpaceX与NASA的合作起始于2006年NASA的商业轨道运输服务(COTS)项目。该项目是NASA第一次采用政府部门与私人公司的“绩效付费”合作模式。NASA将这一项目设计为政府部门与商业太空公司“联合探险”的模式—共享开发新运输工具的风险、成本、回报。

COTS项目的宗旨之一就是公共-私人的合作关系，即利用私人资本补充政府的资金，令产品及服务能快速产出，并节约成本。这一宗旨下，SpaceX得以专注于安全、简洁、划算的设计。以“猎鹰9号”为例，NASA内部曾利用其空军成本模型（NAFCOM）估算，如果NASA自己制造“猎鹰9号”火箭将花费17亿-40亿美元，而通过COTS计划，SpaceX只花了3亿美元，这其中还包括设计、制造和试验SpaceX 的梅林引擎的费用，这是40年来第一个完全由美国本土生产的轨道助推器的发动机。

在NASA的帮助下，SpaceX不停地扩大自己的业务范围。2006年，NASA宣布终止宇宙飞船计划的同时，SpaceX赢得了NASA的国际空间站补给系统的合约；2008年，SpaceX发射首架私人资助的液体燃料火箭“猎鹰1号”到地球轨道。两年后，它发射可部分回收的宇宙飞船“龙”；2012年，SpaceX使用“龙”的太空舱与国际空间站对接，这是SpaceX首次完成太空补给任务，此前没有其他商业公司完成此举；今年2月，SpaceX发射“深空气候观测卫星”(DSCOVR)，标志该公司第一次在地球轨道之外操作；继两次失败的尝试后，12月底，SpaceX的“猎鹰9号”成功发射。这并非全球首次发射可回收的无人火箭—另一商业公司Blue Origin的火箭抢先拿下这个荣誉，但是“猎鹰9号”却在更远的范围飞行。它不仅是一次测试飞行，而且有着明确的太空任务，即载送11架卫星到地球轨道。

降低成本

商业介入，最有意义的部分在于降低成本，使太空旅行有可能成为廉价的旅行方式。NASA也曾追求低成本、可回收的运载器。在1969年“阿波罗11号”起飞后的3个月后，NASA的载人飞船主管George Mueller就曾表达过这一观点，在那年的航天飞机研讨会上，他还为此设立了一个目标：削减飞行到达既定轨道的成本至每磅重量25美元，令平民百姓也能购票进入太空。

然而，数据显示，美国共研制并投入使用五架航天飞机，每架研发费用约20亿美元。从1985-1988年10月间，航天飞机的发射价格增加了85%，即每次发射费用飙升到9000万美元。这笔花费完全违背了NASA最初设计航天飞机的预算，也违背了可回收技术是为了节省发射成本的初衷。

在宇宙飞船退役后，NASA在回收上走了另一条路。美国国会指导太空部门建立“太空发射系统”（SLS）火箭。据估计，如果要火箭最终将人类带上火星，美国国会每年需增加50亿-100亿的NASA预算，这似乎不可能发生。NASA即便有足够的钱制造火箭，却没有足够资金去支付要到其他星球的负荷物。

在SLS的阴影下，Blue Origin和SpaceX 以及其他的一些商业公司，继续发展可重复使用的宇宙飞船和发射器。他们寻求发射工业的现代化，试图让宇宙飞船接近常规的飞机工业的操作。

马斯克和其他进入宇宙飞船业务的互联网富翁，在NASA开发飞船的时候还多是小孩子，他们看过《星际迷航》，甚至梦想移民外星。马斯克意识到政府不会使太空大众化，但便宜的船票将有可能让这实现。

国退民进

“国退民进”与美国政府对太空计划的调整密切相关。在NASA传统的合约步骤下，飞船是昂贵的飞行。30多年的使用，135 次的航行，美国飞船的成本仍接近每次航行每磅2.5万美元。美国宇宙飞船亦在1986年与2003年发生过两次意外，它并不如期望般容易回收使用。

另一方面，NASA在发展及保存重要军事设施的技术上发挥作用。比如行星探测器上用的传感器就与最先进的间谍卫星相似，甚至一模一样。美国几十年没有制造洲际弹道导弹，NASA却通过保留固体火箭发动机工业，保证一旦有命令，能够为美国立即制造新型导弹。然而，在贡献美国的军事力量的同时，这个部门在太空方面一度陷入混乱并且缺乏清晰的方向。

小布什时代的NASA曾因2003年的意外而饱受诟病。小布什于2004年宣布新太空探索计划，希望“实施可持续、可负担的人类及机器探测计划，探测太阳系及更深度的宇宙空间”，但在这之前，由于面临航天飞机的退役，美国政府计划等待新宇宙飞船制造完成，以继续维护国际空间站，并在2020年之前“启动重新登月计划，以此为人类登陆火星及其他目的地做好准备”。

然而，由于该计划预算高昂，面对巨大的财政压力，联邦政府要求NASA同时寻找其他替代方案，SpaceX的火箭和龙舱由此被选中。

奥巴马上台之后，索性放弃登月。政府把眼光放在太阳系尺度的空间探索上。因为政策调整，NASA得以用有限的预算从事更加深度的空间探索，而将给国际空间站运输货物这样“技术含量较低”的项目，交给SpaceX等私人公司完成。此前，由于航天飞机退役，美国一直靠借用俄罗斯的“联盟号”来进行国际空间站补给。

在SpaceX之前，NASA与波音等商业公司亦有过多次合作。上世纪90年代，美国航空航天业发生重大整合，联合发射联盟(ULA、波音和洛马组成的联合企业)的垄断程度加强，甚至一度成为NASA的唯一发射商。有分析认为，NASA与SpaceX等新商业公司的合作，也是出于反垄断的考虑。为了抑制ULA的漫天要价，NASA向SpaceX转移了大量成熟技术，以此方式迅速培养新的市场力量以加强竞争。2008年，也就是Space X首次发射火箭后的两年，NASA就将36亿美元的载货飞行合同分给了商业公司SpaceX和Orbital。这一次，SpaceX成功建立了ULA竞争者的形象。

终结发动机依赖

SpaceX 是唯一一家完全使用美国产品的太空运输公司，ULA的几家公司都不同程度依赖于俄罗斯的RD-180发动机。美国国会此前已持续发出终止进口发动机依赖的呼声，NASA为此与SpaceX签下合约，支持其商业的太空任务。

不过，SpaceX最关键的发动机部分，亦与NASA有着千丝万缕的联系。“猎鹰9号”使用9个梅林引擎，其中第一级火箭装置了9个引擎，分布格局为8个较小引擎围绕在主推引擎周围。梅林引擎使用的轴针式发动器，最初由美国喷气与推进实验室（JPL）在上世纪50年代设计并取得专利，曾被用于“阿波罗”登月舱下降发动机。JPL的历史可追溯到1930年，由当年加州理工学院的教授西奥多·冯·卡门创建，他当时在当地进行火箭推进器的实验。在这一实验室工作的还有科学家钱学森和Jack Parsons。到了1958年，JPL的职权全部转移到了新成立的NASA，JPL的无人星际探索的任务就此开始。